Ремонт станок качалка для добычи нефти

Редукторы для нефтяных качалок

Нефтяная качалка — один из распространенных типов оборудования для нефтяных месторождений. Данная техника используется для добычи ценного ресурса с разной глубины методом вращательно-поступательного движения рабочих органов. Производительность, глубина проникновения, долговечность работы качалки зависит от качества и технических характеристик установленного на нее редуктора.

Последний применяется для снижения вращательной скорости подвижных элементов техники при одновременном наращивании мощности, которая передается от электрического мотора станковым кривошипам. В соответствии с назначением, механизм получил название редуктора нефтяной качалки. Выполняется он на зубчатой передаче.

Сфера применения редуктора станка-качалки

Редуктор станка-качалки (еще одно название) устанавливают на металлическую раму в привод скважинных установок штангового типа. Подключение к балансировке осуществляется посредством кривошипно-шатунного механизма. Его плюсы:

• простая конструкция (зубчатая передача);
• надежность зацепления, которая обеспечивает высокую производительность и удобство поднятия нефти на поверхность.

Наиболее распространенный класс редукторов станка-качалки нефти — цилиндрические 2-ступенчатые механизмы с зацеплением по принципу Новикова. Такие конструкции используют в работе 2 типа шеврона:

• раздвоенный (быстроходная ступень);
• с канавкой (тихоходный).

Редуктор нефтяной качалки данной серии выдает оптимальную вращательную скорость элементов, обеспечивая мягкую быструю работу приводного механизма.

Устройство редуктора нефтяной качалки

Устройство редуктора нефтяной качалки включает серию из 2 пар зубчатых цилиндрических передач, сцепленных по оригинальной системе Новикова. Линейка типоразмеров включает 8 типов конструкций. Класс, к которому отнесен цилиндрический механизм, — Ц2НШ. Особенности конструкции:

• ведущий вал монтирован в роликовом подшипнике с короткими роликами цилиндрической формы;
• ведомый вал — в 2-рядных подшипниках сферической формы (с двух концов «закрыт» кривошипом);
• промежуточный вал — вместе с основным;
• шкивы тормоза и клиновидной ременной передачи — на ведущем валу зубчатой колесной передачи.

Смазка цилиндрического редуктора нефтяной качалки осуществляется комбинированным способом. Зубчатые колеса смазываются из емкости корпуса (картерная смазка). Валовые подшипники — в режиме принудительной картерной смазки. Узлы станка-качалки обрабатываются пластичной смазкой.

Особенности работы редуктора станка-качалки нефти

Ось цилиндрического редуктора станка-качалки укомплектована 2-мя якорями. Шатуны с одного конца закреплены к кривошипу (валу), с другого — соединяются с балансиром при помощи шарнирного крепления. К головке балансира прикреплены штанги с плунжером нефтяного насоса. Принцип работы редуктора нефтяной качалки сводится к следующему:

• При вращении приводного вала запускается движение кривошипа, соединенного с ним зубчатыми колесами.
• Кривошипный вал двигает шатуны, а те — запускают балансировку.
• Раскачиваясь, балансирная головка качает и штанги, и насосный плунжер.
• Раскачиваясь, плунжер глубинного насоса перемещается вверх-вниз в темпе, заданном балансиром.

Отметка крайних положений штока выполняется через линию связи. Последняя получает импульс напряжения при замыкании цепочки датчика положений. Другое название последнего — трансформатор. Он работает от 2-х якорей, закрепленных на оси редуктора станка-качалки. Каждые ее пол-оборота один из якорей замыкает цепочку трансформатора. Система настроена так, чтобы момент фиксации (замыкания) приходился строго на верхнее крайнее и нижнее крайнее положение штока.

Ремонт редуктора нефтяной качалки

Как и любой сложный механизм, редуктор станка-качалки нефти требует регулярного технического обслуживания. Одним из пунктов программы такого обслуживания является плановый ремонт с заданной периодичностью (зависит от типа оборудования, интенсивности работы, возраста и т. д.). Система действий при плановом ремонте включает серию обязательных операций. Что сюда входит:

• Частичная разборка приводного механизма нефтяной качалки с целью мониторинга износа деталей.
• Проверка состояния:
  • валов (ведущего/ведомого/промежуточного);
  • шкивов;
  • подшипников (+ их крышек).
• Контроль и регулировка положения подшипников качения (проверка осевого зазора).
• Замена деталей (при необходимости). Как правило, меняются «расходники» — манжеты, прокладки, уплотнители.
• Корректировка шпоночных пазов.
• Зачистка шестеренных зубьев.
• Замена деталей стопора, крепежных систем, если требуется.
• Сборка.
• Смазка.
• Финальная регулировка (проверка подвижных элементов).

После остановки на ремонт и прежде чем запустить систему в работу, необходимо соблюсти базовые требования программы безопасности. То есть убедиться в том, что зона установки редуктора нефтяной качалки огорожена специальными конструкциями, поблизости нет людей, а сам он полностью отключен (перед разборкой) или не заторможен (перед запуском).

Смазка редуктора нефтяной качалки

Для смазки редуктора станка-качалки нефти применяется машинное масло. Оно заливается в картер, куда по мере вращения окунаются подвижные элементы сборки. Выбор смазки осуществляется, согласно сезону (лето-зима). Масло должно быть залито до верхнего крана. Контролировать уровень смазки можно через специальные пробки, предусмотренные на корпусе.

Купить редуктор нефтяной качалки

Конкретные характеристики и область эксплуатации редуктора станка-качалки определяют условия добычи нефти. Здесь выбор устройства прямо зависит от глубины залегания «черного золота», площади месторождения, графика работ по извлечению ресурса.

Если вы планируете купить редуктор нефтяной качалки, обращайтесь к профессионалам. ООО ПТЦ «Привод» занимается производством данной техники и ее доставкой в любой город России или страны СНГ.

Мы предлагаем приводное оборудование для станков-качалок нефти по выгодным ценам с заводской гарантией качества. Осуществляем гарантийной и постгарантийное обслуживание своих приводных устройств, консультируем заказчика по любым вопросам, связанным с выбором и эксплуатацией изделий. Чтобы заказать редукторный механизм или получить консультацию, свяжитесь с нами удобным способом (все данные для связи вы найдете на сайте в блоке «Контакты»).

Источник

Станки-качалки: виды, устройство, принцип работы

Назначение и работа станков-качалок

Чаще всего для освоения месторождения нефти применяются распространённые штанговые насосы с приводами. Эти агрегаты позволяют откачивать содержание скважин даже при большом, глубоком промерзании верхнего пласта земли. Станки – качалки с одноплечным балансиром относятся к оборудованию индивидуального вида и применяются для добычи нефти из-под земли в обычных и особых условиях.
Любая существующая инфраструктура добычи нефти нацелена на поднятие её с глубины на поверхность, а принцип работы станка-качалки со штанговым насосом напоминает действие медицинского шприца. Неотъемлемой частью любого станка-качалки является колонна, которую составляют компрессионные трубы. По этим трубам происходит подъём на поверхность и подача в резервуары нефти.

Если рассмотреть технологию организации добычи нефти, то весь процесс от начала до конца действий можно разделить на отдельные этапы:

• бурение скважин;
• установка трубных колонн;
• обсадка колонн;
• установка качалок и пуск их в работу.

Глубина бурения обычно достигает нескольких километров, но наиболее часто встречающиеся горизонты залегания нефти – это примерно 1500 метров под поверхностью и более. Иные скважины в глубину достигают и 4000 метров, но это уже колонны-рекордсмены нефтедобычи. Основой нефтедобывающей инфраструктуры являются колонны, собираемые из обсадных труб и активная часть каждого отдельного станка – его насос.

Чтобы понять принцип действия плунжерного насоса станка-качалки, нужно разобраться в роли и назначении отдельного станка в структуре всей трубопроводной сети добывающего комплекса. Качалка для нефти – это приводной механизм насоса, которая своим возвратно-поступательным движением, напоминающим качели, приводит в действие плунжерную пару насосного устройства. Оптимальная цикличность действия механизма качалки позволяет нефтяному ресурсу на глубине залегания концентрироваться у фильтра скважины, что способствует эффективности процесса добычи. Вся конструкция станка предусматривает минимизацию износа его отдельных элементов, установка рассчитана на безупречное действие в течение длительного срока эксплуатации.

Изобретение относится к нефтедобыче и может быть использовано при оценке технического состояния насосного оборудования в условиях эксплуатации скважин. Предназначен для измерения суммарного числа качаний станка-качалки за заданный промежуток времени.

Известен способ измерения числа качаний системами динамометрирования «Lufkinautomation» и «ДДС-04», в которых используются аналогичные по конструкции датчики положения с применением элементов Холла. Датчики Холла устанавливаются на выходном валу редуктора и срабатывают при прохождении мимо них постоянных магнитов (Сравнительный анализ возможностей отечественных и импортных систем автоматизации скважин, эксплуатируемых ШГН. Хакимьянов М.И., Светлакова С.В., Гузеев Б.В. УГНТУ; Соловьев Я.Ю., Музалев И.В. ООО «АЯКС Лаб»).

Недостатком этого способа является установка на выходном валу редуктора, что дает неточные данные о числе качаний головки балансира.

Известно устройство для измерения число качаний балансира станка-качалки за определенный промежуток времени, реализованное в способе измерения число качаний балансира станка-качалки (RU патент №2168065, 27.05.2001), представляющее собой датчик, установленный на кривошипе станка-качалки, передающий сигнал на приемник сигнала, расположенный на раме.

Недостатком этого способа являются недостаточная надежность в работе, связанная с возможностью неполучения сигнала при влиянии погодных условий на датчик и приемник сигнала, отсутствие регистрирующего блока, позволяющего вести непосредственный мониторинг работы станка-качалки и запись данных, функция автоотключения без возможности ведения мониторинга, что может привести к отключению оборудования вследствие отказа приемника сигнала или датчика.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности и надежности работы.

Поставленная задача достигается тем, что устройство для измерения числа качаний станка качалки включает в себя магнитную метку, установленную на кривошипе, и уловитель сигнала, закрепленный на раме на кронштейне, при этом уловитель сигнала выполнен в виде полого кронштейна, внутри которого установлен датчик положения, работающий по принципу изменения ЭДС, зафиксированный защитной крышкой, упомянутый кронштейн снабжен двумя гайками, позволяющими закрепить его перпендикулярно большой оси станка-качалки, по центру кронштейна предусмотрен канал для прокладки кабеля, связующего упомянутый датчик с регистрирующим блоком, который обрабатывает поступающий сигнал и выводит его на экран, также записывая данные о работе станка качалки за весь промежуток времени и передавая данные как на экран, так и через USB-интерфейс. Магнитная метка закреплена на внутренней стороне кривошипа, обращенного к раме станка-качалки, на расстоянии от оси вращения кривошипа так, чтобы центральные оси уловителя сигнала и магнитной метки при прохождении кривошипа через горизонтальную плоскость, пересекающую магнитную метку, совпадали, при этом, чтобы расстояние между рабочей поверхностью уловителя сигнала и рабочей поверхностью магнитной метки было не больше расстояния действия магнитных силовых линий.

Предлагаемое изобретение дает возможность определения числа качаний станка-качалки путем измерения количества оборотов кривошипа.

На фиг. 1 представлен уловитель сигнала, на фиг. 2, фиг. 3 представлено местоположение устройства и уловителя сигнала на станке-качалке.

Уловитель сигнала содержит датчик 1 положения, который установлен в полом кронштейне 2, вмонтирован в раму 3 станка-качалки с помощью гаек 4 и шайб 5, внутри кронштейна по его центру проложен кабель 6, датчик защищен крышкой-заглушкой 7.

Уловитель сигнала 8 (фиг. 2, 3) крепится в раме 3, находясь в раме, устройство фиксирует движение кривошипа 9, на внутренней стороне которого закреплена магнитная метка 10, движущаяся по круговой траектории, расстояние S до которой в момент контакта не превышает силы действия магнитных силовых полей, уловитель сигнала передает данные по кабелю 11 на регистрирующий блок 12, установленный в станции управления 13.

Регистрирующий блок 12 представляет собой устройство ввода-вывода и обработки информации и состоит из экрана вывода информации, панели клавиш управления, клавиш и USB интерфейса.

Устройство работает следующим образом: магнитная метка 10, вращаясь вместе с кривошипом 9 по круговой траектории, проходит через уловитель сигнала 8, так что в момент прохождения совпадения осей уловителя сигнала и магнитной метки вызывает ЭДС индукции, что приводит к появлению выходного сигнала на устройстве, который по кабелю 11 передается на регистрирующий блок 12, который вычисляет число оборотов станка качалки за определенный промежуток времени и выводит это число на экран для получения конечных результатов, получения данных о работе станка-качалки за весь промежуток времени и управления устройством.
Устройство для измерения числа качаний станка-качалки, включающее датчик, установленный на кривошипе, и уловитель сигнала, закрепленный на раме на кронштейне, отличающееся тем, что в качестве датчика содержит магнитную метку, закрепленную на внутренней стороне кривошипа, обращенного к раме станка-качалки, на расстоянии от оси вращения кривошипа таким образом, чтобы центральные оси уловителя сигнала и магнитной метки при прохождении кривошипа через горизонтальную плоскость, пересекающую магнитную метку, совпадали, при этом, чтобы расстояние между рабочей поверхностью уловителя сигнала и рабочей поверхностью магнитной метки было не больше расстояния действия магнитных силовых линий, уловитель сигнала выполнен в виде полого кронштейна, внутри которого установлен датчик положения, работающий по принципу изменения ЭДС, зафиксированный защитной крышкой, упомянутый кронштейн снабжен двумя гайками, позволяющими закрепить его перпендикулярно большой оси станка-качалки, по его центру предусмотрен канал для прокладки кабеля, связующего упомянутый датчик с регистрирующим блоком, выполненным с возможностью обработки поступающего сигнала и вывода его на экран, а также записи данных о работе станка качалки за весь промежуток времени и передачи данных как на экран, так и через USB-интерфейс.

Устройство качалки

При изучении устройства станка-качалки необходимо начать с установочной базы. База – это то, из чего состоит основа аппарата. Монтаж станка производится на заранее подготовленную бетонную основу, фундамент. Здесь же расположена платформа и её стойка вместе со станцией управления, в которой находится кабина оператора.

После того, как все организационные работы по установке платформы завершены, на неё навешивается массивный балансир, который уравновешивает специальную головку с канатным подвесом. Энергетическим приводом станка является мощный электродвигатель, который через редуктор станка-качалки передаёт усилие на балансир. Двигатель размещается иногда снизу под платформой, но такой вариант используется крайне редко, так как он связан с недостаточной безопасностью эксплуатации оборудования.

Через кривошип с шатуном электродвигатель воздействует на балансир, благодаря чему вращение вала двигателя преобразуется в цикличное поступательное движение элементов глубинного насоса.

Пункт управления станком-качалкой изготавливается в коробчатом виде, он содержит всё необходимое электротехническое оборудование комплекса. В станции, в непосредственной близости от управляющего реле, расположен и механический тормоз ручного типа.

Конструкция

Действующая модель станка-качалки возле геологического факультета Texas A&M University, Колледж-Стейшен (Техас)
Станок-качалка устанавливается на специально подготовленном фундаменте (обычно бетонном), на котором устанавливаются: платформа, стойка и станция управления.

После первичного монтажа на стойку помещается балансир, который уравновешивают так называемой головкой балансира. К ней же крепится канатная подвеска (последняя соединяет балансир с полированным сальниковым штоком).

На платформу устанавливается редуктор и электродвигатель. Иногда электродвигатель расположен под платформой. Последний вариант имеет повышенную опасность, поэтому встречается редко. Электродвигатель соединяется с маслонаполненным понижающим редуктором через клино-ременную передачу. Редуктор же, в свою очередь, соединяется с балансиром через кривошипно-шатунный механизм. Этот механизм преобразует вращательное движение вала редуктора в возвратно-поступательное движение балансира.

Станция управления представляет собой коробочный блок, в котором расположена электрика. Вблизи станции управления (или прямо на ней) выведен ручной тормоз станка-качалки. На самой станции управления расположен ключ (для замыкания электросети) и амперметр. Последний — очень важный элемент, особенно в работе оператора ДНГ. Нулевая отметка у амперметра поставлена в середину шкалы, а стрелка-указатель движется то в отрицательную, то в положительную область. Именно по отклонению влево-вправо оператор определяет нагрузку на станок — отклонения в обе стороны должны быть примерно равными. Если же условие равенства не выполняется, значит станок работает вхолостую.

Виды станков

Семейство нефтяных качалок представлено на отечественном рынке оборудования большим количеством модификаций. У всех видов станков практически один и тот же принцип работы, но есть и существенные отличия. Наиболее популярны среди нефтяников станки с балансирами, которые относятся к классическому типу добывающего оборудования. В этих станках предусмотрен механизм задней фиксации шатуна и редуктор расположен на одной раме с электродвигателем и балансиром.

Альтернативой классическим станкам являются такие типы станков-качалок, как гидравлические штанговые насосы, закрепляемые на фланце арматуры скважины в самом верху. Штанговые насосы имеют то преимущество перед станками классического типа, что они не требуют при своей установки сооружения мощного фундамента. Особенно важно это свойство штанговых насосов для случаев разработки месторождений в вечной мерзлоте, где заливка любого качественного фундамента сопряжена с большими трудностями. Свайная же установка классических станков не оправдана по экономическим соображениям.

Другой особенностью гидравлических насосов является возможность плавно, бесступенчато регулировать длину обсадной колонны. Благодаря этому появляется возможность точного подбора эксплуатационного режима скважины.

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 разработке скважин 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.

Основные характеристики качалок

Чтобы выбрать более подходящие станки для разработки месторождения нефти, нужно сделать анализ широкого спектра эксплуатационных и технических характеристик всех видов этого оборудования.

При оценке важнейших характеристик станка-качалки обязательно учитывают:

• рабочую штоковую нагрузку;
• максимальный ход плунжера;
• габариты редуктора;
• величину крутящего момента выходного вала;
• частоту качаний.

Определяющим параметром станка является мощность его электродвигателя. На установках классического типа для работы насосных станций достаточна мощность электродвигателя в 25 кВт. Но следует ещё учитывать тип используемых ремней для передачи вращения от двигателя на редуктор, диаметры шкивов ремённой передачи и конструкцию механизма торможения.

Даже если все эксплуатационные параметры рассматриваемого станка устраивают покупателя, ему следует ещё учесть и габариты оборудования. Ведь размеры иногда играют определяющую роль – это те случаи, когда приходится транспортировать станки на большие расстояния в условиях различных климатических и региональных зон страны. Габаритные размеры в большой степени решают вопрос, можно ли произвести установку данного оборудования в конкретной ситуации, в конкретных условиях разрабатываемого месторождения нефти.

Обычно масса станка не превышает 10 т, а его габариты по длине и ширине составляют 7Х2,5 м.

Какой выбрать ручной листогибочный станок для металла?

Какой купить станок для резки арматуры?

Какую купить углевыжигательную печь?

Отдельные модели станков

Специалисту, занимающемуся заказами оборудования для нефтедобычи, необходимо хорошо ознакомиться с отдельными его моделями и их главными характеристиками. Несмотря на то, что каждый такой аппарат рассчитан на долгие годы работы, уже существующие промыслы время от времени производят модернизацию оборудования, закупая более современные его виды. Рассмотрим некоторые модели станков-качалок, сравнивая их характеристики и особенности.

Качалки СК

Распространённая в нефтедобывающей отрасли станок- качалка СК представляет собой скважинный насос с отдельным приводом. Насос при работе опускается в обсадную трубу скважины, и с ним соединён специальный шток привода. Шток составляется из колонны отдельных штанг, обеспечивая тем самым требуемую длину.

Как и в других классических вариантах добывающего насосного оборудования, вращение электродвигателя станка преобразуется с помощью кривошипа в поступательное движение штанговой колонны. Два исполнения станков-качалок СК изготавливаются со своим отдельным количеством типоразмеров. Аппараты СК имеют семь типоразмеров, а СКД – шесть.

Главные отличия станков-качалок СКД от СК заключаются в следующем:

• несимметричность кинематической преобразовательной схемы и более высокое преобразующее кинематическое соотношение;
• уменьшенные габаритные размеры;
• расположение редуктора прямо на станочной раме.

В установках СК используются трёхфазные электрические двигатели асинхронного типа с влагостойким исполнением в искробезопасном корпусе. В зависимости от модификации станка в нём могут применяться двигатели мощностью от 4 до 40 кВт.

Механизм тормоза станка включает в себя две колодки, правую и левую, он предназначен для фиксирования станка в нужном положении в момент его остановки.

Качалки СКДР

Более усовершенствованная модель семейства СК – станок-качалка СКДР. Аппарат развивает тяговое усилие в 60 кН при длине штока от 1,2 до 3 м. Редуктор, используемый в аппарате, имеет типоразмер Ц2НШ-450-28 или Ц3НШ-450-28.

Станки СКДР используются для откачки нефти из скважины со штоковой нагрузкой до 80 000 Н. Они разработаны с учётом последних достижений отечественного и зарубежного машиностроения. Главные элементы кинематики станков изготовлены с учётом всех требований ГОСТов на нефтедобывающее оборудование.

Частота качаний установки СКДР регулируется в диапазоне от 1,7 до 11,8 в мин и зависит от передаточного числа установленного редуктора на раме станка. Мощность двигателя качалки может составлять от 5,5 до 22 кВт в зависимости от передаточного числа редуктора.

Общая масса агрегата СКДР составляет 13 100 кг, а его габариты равны 7200х6350х 3100 мм.

Качалки ПШГН

Приводная часть глубинного нефтяного насоса шагового типа или станок-качалка ПШГН через систему штанг передаёт движение головки на насосный плунжер, расположенный глубоко в обсадной трубе скважины. Головка балансира аппарата соединяется со штоком насоса с помощью тросовой подвески.

По производительности качалка ПШГН может регулироваться путём увеличения или уменьшения числа качаний в минуту, амплитуды этих качаний и размеров насосного плунжера. Чтобы произвести регулировку длины хода штока, необходимо выполнить перестановку пальцев кривошипно-шатунного механизма в другие отверстия.

Как и все предыдущие нефтяные качалки, разновидность ПШГН не является отдельным их видом, а представляет собой разновидность главного механизма установки для добычи нефти.

Обслуживание нефтяных качалок

Специальный персонал нефтедобывающего предприятия выполняет обслуживание станка-качалки. Для удобства его работы конструкторами предусмотрены различные вспомогательные устройства и механизмы. При обслуживании балансира с траверсой и кривошипа на установке устроена специальная площадка, снабжённая системами привода. Операторы, располагаясь на этой площадке, производят управление балансировкой и уравновешиванием станка, проверяют крепление всех узлов кривошипно-шатунного механизма.

Вся кинематика системы привода нефтедобывающей качалки сконструирована для того, чтобы головка станка и кривошип совершала движение в оптимальном ритме и этот режим можно бы было легко перенастраивать.

Функции операторов станков и обслуживающего персонала необходимо разделять. Технический персонал занимается обслуживанием нефтяных насосов во время их интенсивной эксплуатации, в их обязанности входит слежение за рабочими показателями всех механизмов станции и техническое обслуживание насосного оборудования. В случае необходимости они производят и ремонт станков-качалок. Особенно важно в их работе создавать благоприятные режимы функционирования узлов и механизмов станка в моменты возникновения в нём максимальных, пиковых нагрузок.

В функции же операторов установок входят обязанности по регулированию самого процесса выкачки нефтяных ресурсов из глубины месторождения, по установке оптимальных режимов работы станка на каждом периоде освоения запасов углеводородов.

Источник