Верстати-качалки - студопедія
Зворотно-поступальний рух плунжера насоса і колони насосних штанг здійснюється в більшості випадків за допомогою спеціального механізму - верстата-качалки балансирного типу, уста-леного біля гирла свердловини. У цих верстатів-качалок колона штанг підвішується до балансира, який приводиться в рух кривошипно-шатунним механізмом від двигуна, встановленого на рамі верстата.
Для з'ясування характерних особливостей роботи балансирного верстата-качалки розглянемо його спрощену схему (рис. 106).
Мал. 106. Схема верстата-качалки балансирного типу.
Балансирний кривошипно-шатунний механізм верстата-качалки складається з чотирьох ланок. Нерухома ланка механізму - це лінія 001г з'єднує вісь балансира з віссю кривошипа; подвиж-ні ланки - кривошип Про А, шатун АВ і балансир БС.
При обертанні кривошипа точка А описує коло радіусом г, а точка В зчленування верхнього кінця шатуна з балансиром переміщається по дузі радіусом видання, здійснюючи коливальний руху-ня щодо осі Ог. Швидкість і прискорення цієї точки змінюються по залежності, яка приблизно може бути визначена як синусоїдальна. У моменти, коли кривошип проходить гори-зонтальним положення, точка зчленування шатуна з балансиром, а отже, і протилежна точка балансира С (точка підвісу штанг) має максимальну швидкість. Найбільше уско-ширення ці точки балансира мають в моменти, коли обертається кривошип займає вертикальне положення. У міру ж прибл-вання кривошипа до горизонтального положення прискорення рас-розглянутих точок балансира поступово знижується і стає рівним нулю.
Абсолютна величина прискорень ланок механізму верстата-качалки визначається швидкістю обертання кривошипного вала і зростає в міру збільшення числа хитань балансира.
Залежно від величини і напрямки прискорення на механізм верстата-качалки діють додаткові інерційні навантаження, що ускладнюють його роботу. Характер зміни прискорення і інер-ційних навантажень залежить від напрямку обертання кривошип-ного валу. Більш сприятливі умови роботи механізму створюються при обертанні кривошипного вала за годинниковою стрілкою (свердловина розташована зліва від верстата-качалки).
На наших підприємствах по видобутку нафти працюють редуктор-ні верстати-качалки конструкції Азінмаша. Конструктивні осо-сті цих верстатів-качалок наступні.
1. Всі верстати мають закриті двоступеневі редуктори.
Передавальні циліндричні шестерні редуктора сталеві, мають
шевронні фрезеровані зуби, що працюють в масляній ванні.
Опори валів редуктора майже у всіх верстатах виконані на під-
шіпніках кочення.
2. Редуктори забезпечені Двоколодкове гальмами для мож
можности зупинки балансира в будь-якому положенні після вимикати
чення двигуна,
3. Передача руху від двигуна до редуктора здійснюється
клиноподібними ременями. Вони водонепроникні, можуть працювати
без захисту від атмосферних опадів, безпечні в пожежному відно
шеніі.
4. Балансири мають повертати на 180 ° навколо верти-
кальной осі головку, що забезпечує вільне проходження та-
лівої системи при ремонтах свердловин і безпеку ведення робіт.
5. На всіх верстатах застосована канатна підвіска, що полегшує
регулювання штока при посадці плунжера в циліндрі насоса.
Для свердловин різної глибини і продуктивності випу-скаются верстати-качалки різних типів. До останнього часу верстати-качалки випускалися відповідно до державного стандарту (ГОСТ 5866-56) п'яти типів: СКН2-615, СКНЗ-1515, СКН5-3015, СКНЮ-3315, СКНЮ-3012. Шифр цих верстатів-качалок позначає: а) перші три букви - «верстат-качалка нормального ряду»; б) цифри безпосередньо після букв - найбільшу на-грузку в точці підвісу штанг в т; в) цифри після тире - перша цифра при тризначному числі або перші дві цифри при чотирьох-значному числі означають найбільшу довжину ходу точки підвісу штанг в дециметрах; г) останні дві цифри - найбільше число хитань балансира в хвилину.
Цими верстатами-гойдалками обладнано більшість глибинно-насосних свердловин на родовищах Радянського Союзу.
Всі верстати-качалки нормального ряду конструктивно однотипні, тому для детального ознайомлення з їх пристроєм досить розглянути верстат-качалку СКН5-3015, в якому поєднуються всі особливості конструкції більш важких і більш легких верстатів.
Верстат-качалка СКН5-3015 (рис. 107) складається з наступних ос-новних вузлів: рами зі стійкою, балансира з головкою і протидії
| Вагами, редуктора з двома кривошипами, на яких закріплені
[Противаги і траверси з двома шатунами.
Рама верстата виготовляється з профільного сталевого прокату
"(Двутавр і швелер) і складається з двох поздовжніх балок, соеди-наних між собою поперечиною і косинками на зварюванні. Рама встановлюється на масивний бутобетонний фундамент або на збірний фундамент з окремих бетонних блоків і кріпиться до нього
Мал. 107. Верстат-качалка СКН5-3015,
1 - головка балансира; г - стопорний пристрій головки; з - опорний підшипник балан-сира; 4 - балансир; 5 - противаги; б - сферичний підшипник підвіски траверси; 7 - шатун; 8 - противагу кривошипа; 9 - кривошип; 10 - редуктор; 11 - електродвиг-гатель; 12 - ручка гальма; 13 - рама; 14 - стійка балансира.
анкерними болтами. У передній частині рами монтується на бол-тах стійка балансира, що представляє собою зварену конструк-цію в формі усіченої піраміди. На верхньому кінці стійки є горизонтальна опорна плита, на яку встановлюють корпуси .ролікових підшипників квадратного валу балансира.
Балансир виготовлений з двох двотаврових балок, з'єднаних між собою накладками з листової сталі, і приєднаний до квад-ратної опорного валу скобами, які охоплюють вал і кре-пятся за нижні полиці балок.
Головка балансира, на якій укріплена канатна підвіска, має циліндричну лобову частину з радіусом, рівним довжині переднього плеча балансира, завдяки чому при будь-якому його положе-нии точкапідвісу штанг знаходиться точно над центром сква-жіни.
Канат підвіски перекинутий через ролик, встановлений на верх-ній частині головки, і утримується в його канавці фігурної скобою і гайкою, яка нагвинчується на вісь ролика.
Під час підземного ремонту свердловини головка балансира отво-диться в сторону, щоб не заважати руху талевого блоку і під-емного гака. З цією метою головку кріплять до балансира шарнір але на вертикальній осі, так що вона може повертатися на ній в будь-яку сторону. Головка забезпечується стопорним пристроєм, який утримує її під час роботи в нерухомому положенні.
На задньому плечі балансира закріплений підшипник підвіски тра-версії, а у верстатів-качалок з балансирним і комбінованим уравновешиванием також і набір чавунних плит балансирного контрвантаж. Останні можуть переміщатися уздовж балансира за допомогою гвинтів з довгим різьбленням.
Поперечна траверса служить для підвіски двох паралельно працюючих шатунів кривошипно-шатунного механізму, передаю-ного рух від редуктора до балансира.
Шатуни виготовлені з суцільнотягнутих товстостінних сталевих труб. На верхньому кінці кожного шатуна приварена голівка з від-отвором під палець, а на нижньому - башмак для кріплення корпусу підшипника пальця кривошипа.
У середній частині рами верстата-качалки на болтах закріплений двох-ступінчастий редуктор закритого типу.
Передавальне число редуктора верстатів-качалок СКН5 одно 29,75, передавальні числа редукторів верстатів-качалок інших типів мають таке ж або близьке до нього значення.
На виступаючих з редуктора кінцях веденого вала насаджені два масивних чавунних кривошипа з отворами для приєднання-нення пальців кривошипа. Кінці валу мають по дві шпонкові канавки, зміщені відносно один одного на 90 °. Це дає мож-ливість після певного терміну експлуатації змінювати поло-ження кривошипів по відношенню до відомою шестерні і тим самим лереносіть максимальне навантаження на менш зношені зуби.
На кожному кривошипі встановлено по два чавунних вантажу, ко-торие призначені для врівноваження верстата-качалки і мо-гут пересуватися уздовж кривошипа. Кожен вантаж кріпиться двома болтами, квадратні головки яких втоплені в поздовжніх па-зах кривошипів.
Для полегшення точної установки вантажів на них приливами відзначено положення центра ваги, а на кривошип нанесені поділки в сантиметрах. Вантажі переміщаються при горизонтальному положенні кривошипів за допомогою лома, кінець якого впирається в спеціальні поглиблення в пазах.
На ведучому валу редуктора з лівого боку за допомогою клино-вої шпонки насаджений шків клинопасової передачі, а з правого - шків ручного колодкового гальма. Гальмо дає можливість осту-встановлюються балансир і кривошипи в будь-якому положенні і виконувати всі необхідні роботи з обслуговування та ремонту верстата-качалки.
Електродвигун верстата-качалки встановлюється в задній частині рами на двох підставках, які розташовані паралельно осі рами і мають прорізи під болти кріплення двигуна, а також регулюючі гвинти, що допускають його переміщення уздовж рами. Підставки в свою чергу можуть пересуватися поперек рами і фік-сіроваться на ній в будь-якому положенні. Така конструкція кре-ння дозволяє застосовувати електродвигуни з різними присое-дінітельнимі розмірами і регулювати натяг ременів клино-пасової передачі.
Всі верстати-качалки нормального ряду комплектуються огороджені-нями перильного типу, які закривають доступ людей до рухаємося-щимся частинам механізму під час його роботи.
Для полегшення обслуговування вузлів балансира на його стійці монтуються сходи, а у верхній частині запобіжні поясаг забезпечують безпеку роботи.
Довжина ходу точки підвісу штанг визначається розмірами окремих-ланок механізму верстата-качалки. Очевидно, що амплітуда коливань точки підвісу шатуна до балансира дорівнює двом радіусів кривошипа. Якщо обидва плеча балансира однакові по довжині (а = ред) г то довжина ходу сальникового штока також дорівнює подвійному радіусу кривошипа, т. Е. 2 м
При нерівності плечей довжина ходу сальникового штока залежить ще від відношення довжини переднього плеча балансира до довжини заднього
плеча і дорівнює Ь = 2 г
У всіх конструкціях верстатів-качалок передбачена можли-ність зміни довжини ходу сальникового штока відповідно до заданих параметрів роботи глибинного насоса. З цією метою на кривошип роблять додаткові отвори для кріплення шатуна. Переставляючи нижні кінці шатунів з одних отворів в інші, отримують різний робочий радіус кривошипа і раз-особисту довжину ходу сальникового штока.
Число хитань балансира верстата-качалки відповідає числу оборотів кривошипного вала і залежить від характеристики установ-ленного двигуна і передавального відношення понижувальної транс-місії.
Число хитань балансира змінюють або підбором двигуна з со-ответствуй характеристикою, або, що робиться частіше, зраді-ням діаметра шківа на валу електродвигуна.
Тип верстата-качалки вибирають в залежності від кількості рідини, що витягується з свердловини, і глибини, з якою потрібно піднімати рідину на поверхню.
Тиском насичення пластової нафти називають то тиск, при якому з нафти починають виділятися перші бульбашки розчиненого газу. Тиск насичення залежить від складу нафти і газу, від співвідношення їх обсягів і від температури. Коли в пласті є вільний газ (наприклад, при наявності га-зовой шапки), тиск насичення нафти газом одно пластовому тиску або близько до нього. Пластовий тиск може бути і більше тиску насичення, тоді нафту в поклади недонасищена газом. Кількість газу (в м 3), що припадає на 1 т нафти, називають газовим фактором. Іноді газовий фактор вимірюють в кубічних метрах на 1 м 3 видобутої нафти або рідини.