Виды насосов для добычи нефти и их характеристики. Нефтяные насосы

Cтраница 1

Нефтяные насосы (табл. 26.6) предназначены для перекачивания нефти, нефтепродуктов, сжиженных углеводородных газов и других жидкостей, сходных с указанными по физическим свойствам (плотность, вязкость и др.) и коррозионному воздействию на материал деталей насосов.  

Нефтяные насосы имеют торцовые уплотнения. Все детали торцовых уплотнений изготовлены из нержавеющих материалов, причем пара трущихся поверхностей скольжения выполнена из высоколегированной хромистой стали и графита. Несмотря на высокую окружную скорость на поверхности скольжения (и 25 м / с), уплотнения соответствуют эксплуатационным условиям. Валы, изготовленные из высококачественной стали, защищены втулками из хромистой стали. Лабиринтные дроссельные втулки, расположенные между ро-лостью насоса и концевым уплотнением, изготовлены из нержавеющего материала. Корпус насоса имеет осевой разъем. Это дает возможность при снятой крышке легко проникнуть внутрь насоса. Корпуса подшипников также выполнены разъемными, что позволяет извлечь ротор насоса без демонтажа подводящего и напорного трубопроводов.  

Нефтяные насосы, nor дающие топливо к форсункам в двигателях НД-22 и НД-40-2, конструктивно отличаются один от другого.  

Основные нефтяные насосы и электродвигатели к ним на БКНС устанавливают под общим укрытием. Их устанавливают отдельно от насосов, за газонепроницаемой стеной, аналогично тому, как это делают в насосных традиционного исполнения. Приточные вентиляторы, служащие для создания избыточного давления в помещении электродвигателей и подачи свежего воздуха в помещение насосов, располагают в отдельном блок-боксе подпорных и приточных вентиляторов. Вытяжные вентиляторы, удаляющие загрязненный воздух из помещения насосной, располагаются снаружи у торца помещения насосов и электродвигателей с общим укрытием. Обогрев помещений насосов и электродвигателей осуществляется электрокалориферами мощностью по 160 кВт, установленными в блок-боксе подпорных вентиляторов. Подача нагретого воздуха от калориферов осуществляется вентиляторами подпора и подачи свежего воздуха.  

Нефтяные насосы типоразмеров QG 300 / 2 / 100 и NG 300 / 450 / 100 имеют одинаковые подшипники и корпуса подшипников. Для эксплуатации под открытым небом корпуса подшипников выполняют в закрытом исполнении. Таким образом, насос полностью изолирован от окружающей среды. Преимуществом является и то, что оба типоразмера можно комплектовать одинаковыми электродвигателями. Описанные конструкции насосов легко можно обеспечить запасными частями. Эти насосы отлично выдержали испытание на нефтепроводе Дружба. Из 4500 км трассы нефтепровода приблизительно 3000 км оснащены насосами производства ГДР. Насосы хорошо себя показали и в неблагоприятных условиях эксплуатации.  

Для нефтяных насосов обязательна их эксплуатация только с электродвигателями во взрывозащищенном исполнении. Допускается применение электродвигателей в обычном исполнении с установкой их в отдельном помещении через разделительную стенку.  

Основные перекачивающие нефтяные насосы имеют электродвигатели типа АТД-1600 мощностью 1600 кет, продуваемые, с замкнутым циклом вентиляции, снабженные двумя воздухоохладителями, установленными в верхней части корпуса статора. Охлаждающей средой для воздуха служит вода, циркулирующая по трубам. Вода и воздух движутся противотоком. Необходимая циркуляция воздуха в корпусе электродвигателя создается специальным вентилятором.  

При конструировании нефтяных насосов особое внимание должно уделяться методам снижения щелевых утечек, так как большинство нефтяных насосов относится к насосам низкой удельной быстроходности, для которых лотери на утечки являются чувствительным фактором.  

Детали уплотнений нефтяных насосов должны выполняться из материалов, не дающих ценообразования.  

Приведенный ряд нефтяных насосов применяется для перекачки жидкостей в интервале температур от - 80 до 400 С.  

Отличительной особенностью нефтяных насосов является применение механических торцовых концевых уплотнений, В насосах обычно предусмотрена возможность замены торцовых уплотнений сальниковыми. В горячих насосах имеются камеры для интенсивного охлаждения уплотнений. Для повышения всасывающей способности рабочее колесо первой ступени выполняют с двусторонним входом.  

Освоение производства отечественных нефтяных насосов с самого начала велось на базе параметрических рядов, которые устанавливают то минимальное число типоразмеров насосов одинакового назначения, которое необходимо для покрытия заданного диапазона значений подач и напоров. Производство нефтяных насосов по своему характеру является мелкосерийным, при этом наибольший годовой выпуск насосов одной марки не превышает 150 - 200 шт. Большинство насосов выпускалось в течение 5 - 10 лет без существенной модернизации и нуждалось в моральном обновлении. Кроме того, 15 - 20-летний опыт изготовления и эксплуатации обширного парка насосов на нефтеперерабатывающих заводах показал, что насосы имеют излишнее многообразие конструкций при низком уровне унификации узлов и деталей в пределах всего ряда насосов.  

Процесс сопряжен с применением специального глубинного оборудования, основу которого составляют так называемые станки-качалки. Это разновидность наземного приводного механизма, которым управляют операторы в ходе эксплуатации скважин. Как правило, качалка нефтяная базируется на работе обеспечивающих функцию добывающей инфраструктуры.

Назначение нефтяных качалок

Наиболее распространенный привод штангового насоса предназначен для свайной разработки месторождений. С помощью данного агрегата пользователи осваивают скважины в условиях вечной мерзлоты. Также популярно нефтегазовое оборудование в виде качалок с одноплечими балансирами. Такие станки используются в качестве индивидуального привода при добыче нефти.

В сущности, любая нефтедобывающая инфраструктура ориентирована на осуществление поднятия ресурса. Общий принцип работы оборудования можно сравнить с функцией шприца, которая в данном случае обеспечивается штанговыми насосами. Также в качестве обязательного элемента качалка нефтяная оснащается колоннами из компрессионных труб. По этим каналам и реализуется подъем и передача нефти.

Процесс нефтедобычи качалкой

Технологическая организация процесса добычи делится на несколько этапов. Начинаются работы с глубина которой может достигать нескольких километров. Как правило, разрабатываются 1500-метровые отверстия, а рекордсменами являются скважины на 4000 м. Далее устанавливаются трубопровода, которые становятся основой нефтедобывающей инфраструктуры. Активатором же в данной системе будет насос. Для понимания принципа его действия следует разобраться с тем, как работает нефтяная качалка в общей структуре трубопровода. Она выполняет функцию приводного механизма, за счет которого выполняются возвратно-поступательные действия. Качалки работают по цикличному принципу, давая возможность нефти концентрироваться вокруг скважины для обеспечения эффективной откачки. Кроме того, такой принцип обслуживания минимизирует износ частей установки.

Устройство нефтяной качалки

Станок монтируется на специальную бетонную основу в виде фундамента. Здесь же располагается стойка, платформа и управляющая станция для оператора. После завершения работ по организации платформы размещается балансир, уравновешиваемый специальной головкой, к которой также подсоединяется канатный подвес. Для обеспечения силового воздействия качалка нефтяная оснащается редуктором и электродвигателем. Последний может располагаться под платформой, но из-за высокой опасности эксплуатации данной конфигурации такое размещение применяется крайне редко.

Что касается редуктора, то он посредством кривошипно-шатунного механизма подключается к балансиру. Эта связка предназначена для преобразования вращательного действия вала в возвратно-поступательную функцию. Примечательна и задача станции управления. Как правило, ее основу формирует коробочный комплекс с электротехнической начинкой. В обязательном порядке рядом с реле управления устанавливается и ручной механический тормоз.

Разновидности

Несмотря на схожий принцип работы с нефтяным ресурсом, в семействе станков-качалок представлены разные модификации. Как уже отмечалось, наиболее популярным считается классический балансный станок, в котором предусматривается задняя фиксация шатуна, а также редуктор, подключаемый к раме с уравновешивателем. Но есть и альтернатива данному оборудованию. Это гидравлический штанговый насос, который крепится на верхнем фланце скважинной арматуры. К его особенностям и преимуществам относят исключение необходимости устанавливать фундаментную подушку. Это отличие имеет большое значение, если речь идет о в зонах вечной мерзлоты. Есть и другие особенности у гидравлических установок. В частности, они предполагают осуществление бесступенчатой регулировки длины, что дает возможность с большей точностью подбирать режимы эксплуатации оборудования.

Характеристики станков-качалок

Технологи анализируют широкий спектр технико-эксплуатационных параметров, которые дают основания для выбора того или иного станка. В частности, оценивается нагрузка на штоке, длина хода, размеры редуктора, крутящий момент, частотный диапазон качания и т. д.

Одной из главных характеристик станков-качалок является мощность электродвигателя. Так, типовые нефтяные насосы справляются со своими функциями при условии подачи усилия в 20-25 кВт. Более глубокий анализ параметров также предусматривает учет типа ремня, диаметров шкивов и особенностей тормозной системы. При этом, кроме эксплуатационных рабочих возможностей, следует иметь в виду и габаритные параметры, которые делают возможным принципиальную установку конкретного станка в тех или иных условиях. Опять же, типовая установка может иметь в длину 7 м, а в ширину - порядка 2-2,5 м. Масса обычно превышает 10 т.

Как обслуживается качалка нефтяная?

Для работы со станками-качалками конструкторы предусматривают специальные механизмы. Например, для обслуживания траверсы с балансиром монтируется специальная площадка с приводными системами. Операторы могут управлять параметрами разъемной опорой балансирной головки, интегрированной в тело установки. приводной системы обеспечивает оптимальное движение головки и при необходимости может настраиваться на быстрое движение вниз. При этом важно разделять непосредственно функции операторов и персонала, который технически обслуживает нефтяные насосы в процессе эксплуатации. Если первые занимаются регуляцией подъема нефти, то вторые отслеживают рабочие показатели механизмов с точки зрения сохранения их функции в рамках допуска пиковых нагрузок.

Заключение

Производители станков-качалок регулярно предлагают новые технологические решения для обеспечения процесса добычи нефти, однако о серьезных пересмотрах существующих концепций пока говорить не приходится. Дело в том, что нефтегазовое оборудование стоит дорого и многие заказчики неохотно меняют имеющийся парк техники. Тем не менее частичное обновление значительно устаревших компонентов все же происходит. Также наблюдается и тенденция перехода от балансирных станков к более совершенным гидравлическим. Это обусловлено именно стремлением к оптимизации работы существующей инфраструктуры. В итоге нефтедобывающие предприятия сокращают затраты на организацию и эксплуатацию оборудования, но в то же время не понижают качества целевого продукта.

Насосы для нефтепродуктов предназначены для перекачки мазута, пластовой воды с примесями, высоковязких жидкостей и отличаются способностью работать в специфических условиях. К таким условиям относятся широкий диапазон рабочих температур, давлений, способность осуществлять перекачивание нефти со значительных глубин и функционировать в самых разных климатических средах.

Конструкционные модификации делают нефтяные насосы пригодными для использования не только для использования в такой сфере как перекачка нефти, но и в системах подачи топлива, масла, при перекачке буровых вод и шламов, а также как аварийные насосы.

Для перекачки и переработки нефти мы предлагаем ряд специализированных насосов различной мощности и производительности: это серия Epsilon (также и в вертикальном исполнении для работ при высоком давлении), полупогружные насосы серии TVP, центробежные насосы серий TSP и TMP , а также погружные турбинные насосы серии VS0 .

Особенности среды для нефтяных насосов

Насосы для нефтепродуктов способны перекачивать как нефть, так и следующие среды:

• Сжиженные газы
• Бензин, бензол
• Битум
• Шламовые воды
• Канализационные стоки
• Мазут
• Парафин
• Питьевую, пластовую, техническую и промывную воду
• Пропан, этан

Некоторые из этих сред агрессивны или коррозийны, поэтому проточная часть насосов для нефтепродуктов изготавливается из стойких к этим воздействиям веществ (титан, нержавеющая сталь). Кроме этого, торцевые уплотнения насосов являются либо промывными, либо имеют особую конструкцию для защиты от твердых включений.

Нефтяные насосы адаптированы для работы с высоковязкими веществами (до 2 000 сСт), поэтому способны перекачивать битумы и гудрон.

Виды насосов для нефтепродуктов

Перекачивание нефти в основном осуществляется либо винтовыми , либо центробежными насосами.

Винтовые насосные установки могут работать в более суровых условиях и способны перекачивать загрязненные жидкости и высокоплотные вещества. Мы предлагаем широкий выбор винтовых насосов для нефтепродуктов . Все модели относятся к единой серии, которая характеризуется блочной конструкцией, компактными размерами и наличием технологического лючка для очистки насоса. Эти шнековые насосы работают на низких скоростях, что минимизирует абразивный эффект перекачиваемых веществ, а также создают высокий напор и давление (до 24 бар). Исполнение из чугуна или нержавеющей стали увеличивает срок службы наших насосов для нефтепродуктов.

Шнековый насос для нефти также отличается тем, что может применяться для разгрузки емкостей и цистерн (с топливом, кислотами), чего центробежные насосы сделать не могут.

Однако у центробежных насосов для перекачки нефти есть своя сфера использования. Их используют там, где перекачиваемая среда уже очищена от примесей (например, в магистральных узлах нефтепроводов).

Для перекачки нефти также используются погружные и полупогружные насосы, но они не так популярны. Если вам необходим агрегат для поднятия жидкости с больших глубин, изучите наши предложения: серия погружных турбинных насосов высокого давления (до 103 бар) VS0 и серия полупогружных насосов TVP , способных работать при температурах до 200 градусов.

Насосы для нефтепродуктов: конструкция

Общие особенности насосов, функцией которых являются перекачка и переработка нефти - это:

• Взрывозащищенность
• Специфичные материалы / конструкция торцевого уплотнения (или возможность его промывки)
• Одинарные или двойные торцовые уплотнения в зависимости от температуры перекачки нефтепродуктов
• Насосы для нефтепродуктов имеют стальную проточную часть (сталь углеродистая, хромистая, легированная и пр.)
• Особые материалы для установки и использования насоса вне помещений

Сравнительная характеристика насосов для нефти

Ниже приводится таблица сравнительных характеристик для имеющихся в нашем ассортименте нефтяных насосов:

Как следует из таблицы, шнековые (винтовые) насосы для нефтепродуктов отличаются способностью самовсасывания и возможностью перекачки абразивов. Однако они проигрывают центробежным в производительности, широте температурного диапазона и высоте рабочего давления.

В целом, винтовые насосы способны работать на реверс, что дает им еще одно преимущество над центробежными. Кроме этого, перекачиваемые вещества не нужно подогревать: рабочее колесо насосов центробежных может блокироваться вязким мазутом или нефтью; у винтовых насосов таких ограничений по вязкости нет.

Если вы сомневаетесь, какой вариант насоса для нефти вам нужен, свяжитесь с нами . Наши специалисты всегда готовы дать консультацию, предоставить дополнительные технические данные и помочь подобрать оборудование , наиболее подходящее для ваших целей и условий применения.

Глава 4. НАСОСНЫЕ СТАНЦИИ НЕФТЯНЫХ ПРОМЫСЛОВ

Классификация насосных станций нефтяных промыслов

Промысловые насосные станции классифицируются по назначению. Различают три вида станций:

Насосные станции для транспорта продукции скважин по территории месторождений от скважин до центральных пунктов сбора нефти;

Насосные станции (насосные установки), обеспечивающие функционирование центральных пунктов сбора нефти, где осуществляется подготовка нефти к транспорту на нефтеперерабатывающие заводы (НПЗ);

Насосные станции для закачки воды в нефтеносные пласты через нагнетательные скважины и добычи таким способом нефти.

Приведенная классификация насосных станций нефтяных промыслов является самой общей. На отдельных месторождениях она может иметь несколько иной вид. В частности, на ряде промыслов отсутствуют станции для закачки воды в нагнетательные скважины. Их роль выполняют высоконапорные погружные насосы водозаборных скважин, которые ведут прямую перекачку воды из водозаборных скважин в нагнетательные. Такой вариант обычно применяется на тех месторождениях, где для заводнения нефтяных пластов используют подземные воды.

Встречаются и другие отличия от приведенной выше общей классификации.

В зависимости от условий работы станций на них используются насосы различных типов. Тип насосов определяется в основном свойствами перекачиваемой жидкости.

Промысловые жидкости, транспортируемые насосными станциями, не являются в полном смысле нефтями. Это смесь различных жидкостей, газов и твердых включений.

Жидкая часть продукции скважин представлена жидкими углеводородами (собственно нефть) и водой, содержание которой в общем объеме продукции может составлять от нуля до 90-95%. Состав попутного нефтяного газа, добываемого совместно с нефтью, варьируется в широких пределах не только для различных месторождений, но и для одного и того же месторождения в различные годы его эксплуатации. Плотность газовых смесей при этом обычно находится в интервале 0,7-3,5 кг/м 3 .

Достаточно разнообразны и твердые включения. Количественная и качественная характеристика их имеет широкий спектр. Данные включения содержат в различных соотношениях частицы горных пород, выносимых потоком из скважин, окалину трубопроводов и технологического оборудования, а также твердые углеводороды в виде парафинов, церезинов, асфальтенов, смолистых веществ и так далее.

Естественное различие нефтей по вязкости и плотности дополняет общую картину физико-химических свойств промысловых жидкостей.

Столь большое разнообразие продукции скважин приводит к необходимости применения на промысловых НС насосов различных типов, так как каждый тип насосов предназначен для перекачки определенных видов жидкостей и имеет свою область рационального применения.

На промысловых насосных станциях в основном используют центробежные насосы и две разновидности объемных насосов - поршневые и роторные.

Центробежные насосы находят применение при перекачке больших объемов нефти и в тех случаях, когда не требуются большие напоры. Их применяет в основном на крупных месторождениях с маловязкой жидкостью.

Перекачка вязких нефтей производится объемными насосами. При этом роторные насосы, как правило, используются для перекачки нефтей повышенной вязкости и в тех случаях, когда производительность НС должна быть достаточно высока.

Из центробежных насосов на промыслах наибольшее распространение получили насосы типов АЯП, КСМ, МС, НК, НД, НМ, ЦНС. В Западной Сибири в последнее время предпочтение отдается преимущественно насосам ЦНС.

Поршневые насосы в основном применяются там, где нефть содержит значительный процент парафина (15%) и для нормальной перекачки таких нефтей требуется не только ее подогрев, но и сравнительно высокие давления, которые не могут развить центробежные насосы.

Для перекачки нефти и водонефтяных эмульсий (с содержанием свободного газа до 15%) широкое применение получили центробежные насосы.

Маркировка насосов расшифровывается следующим образом:

Н - нефтяной; К - консольный с подшипниковым кронштейном; С - секционный; М - моноблочный; МС - многосекционный; Д - двухстороннего входа (рабочее колесо двухстороннего входа); ЦНС - центробежный нефтяной секционный.

В маркировке насосов помимо буквенных обозначений приводятся группы цифр, с помощью которых сообщаются более детальные технические характеристики машин. Цифровые обозначения вносятся в маркировку двумя различными способами.

При одном из них общая маркировка насоса выглядит следующим образом:

Здесь первая цифра (8) соответствует диаметру входного патрубка насоса (в миллиметрах), уменьшенному в 25 раз и округленному. Вторая группа цифр (10) представляет коэффициент быстроходности насоса, уменьшенный в десять раз и округленный. Последняя группа цифр (5) отражает число ступеней насоса.

Аналогично насосам НД маркируется и другие типы насосов, например насосы НК и МС.

При втором способе маркировки вводимые в нее цифровые обозначения соответствуют основным технологическим характеристикам насосов, например

НМ -200-120-120 .

Первая группа цифр (200) здесь указывает на подачу насоса, выраженную в кубических метрах в час, вторая (120) - также на подачу и в тех же единицах, но только при сменном роторе на пониженную подачу. Последняя группа цифр (120) дает информацию о напоре, развиваемом насосом в метрах столба перекачиваемой жидкости.

Рассмотренные центробежные насосы используются для перекачки промысловой нефти с содержанием твердых взвешенных частиц в количестве не более 0,2% и размером не более 0,2 мм.

В отличие от центробежных объемные насосы находят на нефтяных месторождениях значительно меньшее применение, и это в основном поршневые насосы. Наиболее распространены поршневые насосы типов У8-3, 9МГр, НТ-150, 11ГР. Все эти насосы грязевые. Они не рассчитаны на перекачку нефти и, соответственно, не в полной мере отвечает условиям работы промысловых НС. В частности, мощность данных насосов заметно превосходит потребную на промысловых станциях, габариты и вес их чрезмерно высоки. Некоторые конструктивные элементы насосов, например уплотнения, не выдерживает длительного контакта с нефтяной средой и быстро выходят из строя.

Перечисленные обстоятельства заставляют, по возможности, избегать применения данных насосов для внутрипромысловой перекачки продукции скважин и заменять их либо на центробежные, либо на роторные насосы.

Среди роторных насосов наиболее распространены винтовые: МВН-1,5; МВН-6; МВН-10; ВН-50; ЭНН-120-5; ЭНВ-32/25; 2ВВ-500/10. Реже применяются шестеренчатые или роторно-зубчатые насосы типа РЭ. Ограниченное использование последнего типа насосов объясняется необходимостью более тщательной очистки для них перекачиваемой жидкости от механических примесей по сравнению с винтовыми. А это в условиях промыслов не всегда возможно и рационально.

Прекращение или отсутствие фонтанирования обусловило использование других способов подъема нефти на поверхность, например, посредством штанговых скважинных насосов. Этими насосами в настоящее время оборудовано большинство скважин. Дебит скважин - от десятков кг в сутки до нескольких тонн. Насосы опускают на глубину от нескольких десятков метров до 3000 м иногда до 3200‑3400 м). ШСНУ включает:

а) наземное оборудование - станок-качалка (СК), оборудование устья, блок управления;

б) подземное оборудование - насосно-компрессорные трубы (НКТ), штанги насосные (ШН), штанговый скважинный насос (ШСН) и различные защитные устройства, улучшающие работу установки в осложненных условиях.

Рис. 1. Схема штанговой насосной установки

Штанговая глубинная насосная установка (рис. 1) состоит из скважинного насоса 2 вставного или невставного типов, насосных штанг 4, насосно-компрессорных труб 3, подвешенных на планшайбе или в трубной подвеске 8 устьевой арматуры, сальникового уплотнения 6, сальникового штока 7, станка качалки 9, фундамента 10 и тройника 5. На приеме скважинного насоса устанавливается защитное приспособление в виде газового или песочного фильтра 1.

1.1 Станки-качалки

Станок-качалка (рис.2), является индивидуальным приводом скважинного насоса. Основные узлы станка-качалки - рама, стойка в виде усеченной четырехгранной пирамиды, балансир с поворотной головкой, траверса с шатунами, шарнирно-подвешенная к балансиру, редуктор с кривошипами и противовесами. СК комплектуется набором сменных шкивов для изменения числа качаний, т. е. регулирование дискретное. Для быстрой смены и натяжения ремней электродвигатель устанавливается на поворотной салазке. Монтируется станок-качалка на раме, устанавливаемой на железобетонное основание (фундамент). Фиксация балансира в необходимом (крайнем верхнем) положении головки осуществляется с помощью тормозного барабана (шкива). Головка балансира откидная или поворотная для беспрепятственного прохода спускоподъемного и глубинного оборудования при подземном ремонте скважины. Поскольку головка балансира совершает движение по дуге, то для сочленения ее с устьевым штоком и штангами имеется гибкая канатная подвеска 17 (рис. 2). Она позволяет регулировать посадку плунжера в цилиндр насоса для предупреждения ударов плунжера о всасывающий клапан или выхода плунжера из цилиндра, а также устанавливать динамограф для исследования работы оборудования.

Рис. 2. Станок-качалка типа СКД:

1 – подвеска устьевого штока; 2 ‑ балансир с опорой; 3 ‑ стойка; 4 ‑ шатун; 5 ‑ кривошип; 6 ‑ редуктор; 7 ‑ ведомый шкив; 8 ‑ ремень; 9 ‑ электродвигатель; 10 – ведущий шкив; 11 ‑ ограждение; 12 – поворотная плита; 13 – рама; 14 – противовес; 15 – траверса; 16 – тормоз; 17 ‑ канатная подвеска

Амплитуду движения головки балансира (длина хода устьевого штока-7 на рис. 1) регулируют путем изменения места сочленения кривошипа шатуном относительно оси вращения (перестановка пальца кривошипа в другое отверстие). За один двойной ход балансира нагрузка на СК неравномерная. Для уравновешивания работы станка-качалки помещают грузы (противовесы) на балансир, кривошип или на балансир и кривошип. Тогда уравновешивание называют соответственно балансирным, кривошипным (роторным) или комбинированным.

Блок управления обеспечивает управление электродвигателем СК в аварийных ситуациях (обрыв штанг, поломки редуктора, насоса, порыв трубопровода и т. д.), а также самозапуск СК после перерыва в подаче электроэнергии.

Станки-качалки для временной добычи могут быть передвижными на пневматическом (или гусеничном) ходу. Пример - передвижной станок-качалка "РОУДРАНЕР" фирмы "ЛАФКИН".

1.2 Производительность насоса

Теоретическая производительность ШСН равна

Где 1440 - число минут в сутках;

D - диаметр плунжера наружный;

L - длина хода плунжера;

n - число двойных качаний в минуту.

Фактическая подача Q всегда < Qt.

Отношение

В скважинах, в которых проявляется так называемый фонтанный эффект, т.е. в частично фонтанирующих через насос скважинах может быть a n >1. Работа насоса считается нормальной, если a n =0,6¸0,8.

Коэффициент подачи зависит от ряда факторов, которые учитываются коэффициентами

a n =a g ×a ус ×a н ×a уm ,

где коэффициенты:

a g - деформации штанг и труб;

a ус - усадки жидкости;

a н - степени наполнения насоса жидкостью;

a уm - утечки жидкости.

где a g =S пл /S , S пл - длина хода плунжера (определяется из условий учета упругих деформаций штанг и труб); S - длина хода устьевого штока (задается при проектировании).

DS=DS ш +DS т,

Где DS - деформация общая; S - деформация штанг; DS т - деформация труб.

где b - объемный коэффициент жидкости, равный отношению объемов (расходов) жидкости при условиях всасывания и поверхностных условиях.

Насос наполняется жидкостью и свободным газом. Влияние газа на наполнение и подачу насоса учитывают коэффициентом наполнения цилиндра насоса

Коэффициент, характеризующий долго пространства, т.е. объема цилиндра под плунжером при его крайнем нижнем положении от объема цилиндра, описываемого плунжером. Увеличив длину хода плунжера, можно увеличить a н. Коэффициент утечек

где g yт - расход утечек жидкости (в плунжерной паре, клапанах, муфтах НКТ); a yт - величина переменная (в отличие других факторов), возрастающая с течением времени, что приводит к изменению коэффициента подачи.

Оптимальный коэффициент подачи определяется из условия минимальной себестоимости добычи и ремонта скважин.

Уменьшение текущего коэффициента подачи насоса во времени можно описать уравнением параболы

T - полный период работы насоса до прекращения подачи (если причина - износ плунжерной пары, то Т означает полный, возможный срок службы насоса); m - показатель степени параболы, обычно равный двум; t - фактическое время работы насоса после очередного ремонта насоса.

Исходя из критерия минимальной себестоимости добываемой нефти с учетом затрат на скважино-сутки эксплуатации скважины и стоимости ремонта, А. Н. Адонин определил оптимальную продолжительность межремонтного периода

где t p - продолжительность ремонта скважины; B p ‑ стоимость предупредительного ремонта; B э - затраты на скважино-сутки эксплуатации скважины, исключая B p .

Подставив t мопт вместо t в формулу (1.1.), определим оптимальный конечный коэффициент подачи перед предупредительным подземным ремонтом a nопт.

Если текущий коэффициент подачи a nопт станет равным оптимальному a nопт (с точки зрения ремонта и снижения себестоимости добычи), то необходимо остановить скважину и приступить к ремонту (замене) насоса.

Средний коэффициент подачи за межремонтный период составит

Анализ показывает, что при B p /(B э ×T)<0,12 допустимая степень уменьшения подачи за межремонтный период составляет 15¸20%, а при очень больших значениях B p /(B э ×T) она приближается к 50%.

Увеличение экономической эффективности эксплуатации ШСН можно достичь повышением качества ремонта насосов, сокращением затрат на текущую эксплуатацию скважины и ремонт, а также своевременным установлением момента ремонта скважины.

1.3 Правила безопасности при эксплуатации скважин штанговыми насосами

Устье скважины должно быть оборудовано арматурой и устройством для герметизации штока. Обвязка устья периодически фонтанирующей скважины должна позволять выпуск газа из затрубного пространства в выкидную линию через обратный клапан и смену набивки сальника штока при наличии давления в скважине. До начала ремонтных работ или перед осмотром оборудования периодически работающей скважины с автоматическим, дистанционным или ручным пуском электродвигатель должен отключаться, а на пусковом устройстве вывешивается плакат: "Не включать, работают люди". На скважинах с автоматическим и дистанционным управлением станков-качалок вблизи пускового устройства на видном месте должны быть укреплены плакаты с надписью "Внимание! Пуск автоматический". Такая надпись должна быть и на пусковом устройстве. Система замера дебита скважин, пуска, остановки и нагрузок на полированный шток (головку балансира) должны иметь выход на диспетчерский пункт. Управление скважиной, оборудованной ШСН, осуществляется станцией управления скважиной типа СУС - 01 (и их модификации), имеющий ручной, автоматический, дистанционный и программный режим управления. Виды защитных отключений ШСН: перегрузка электродвигателя (>70% потребляемой мощности); короткое замыкание; снижение напряжения в сети (<70% номинального); обрыв фазы; обрыв текстропных ремней; обрыв штанг; неисправность насоса; повышение (понижение) давления на устье. Для облегчения обслуживания и ремонта станков-качалок используются специальные технические средства такие, как агрегат 2АРОК, маслозаправщик МЗ - 4310СК.