Как работает станок качалка кратко

Обновлено: 05.07.2024

Для скважин различной глубины и производительности выпускают станки- качалки различных типов. До последнего времени станки- качалки выпускались в соответствии с государственным стандартом (ГОСТ5866-56) пяти типов: СКН2-615, СКН3-1515, СКН5 3015, СКН10-3315,СКН10-3012. Шифр этих станков- качалок обозначает:

Цифры непосредственно после букв- наибольшую нагрузку в точке подвеса штанг в т.

Цифры после тире- первая цифра в случае трехзначного числа или первые две цифры в случае четырехзначного числа обозначают наибольшую длину хода точки подвеса штанг в дециметрах,

Последние две цифры – наибольшее число качаний балансира в минуту.

Конструкция всех указанных станков- качалок однотипна с разницей только в способе уравновешивания.

Все станки- качалки состоят из четырех основных узлов: рамы, стойки балансира с траверсой и двумя шатунами, редуктора с кривошипами и противовесами. Наверху стойки имеется опорная плита, на которой устанавливаются и крепятся два подшипника качения оси балансира. Редуктор устанавливается на раме и крепится к ней болтами. На обоих концах ведомого вала редуктора закрепляются два кривошипа, на которых прикреплены два чугунных противовеса, предназначенных для уравновешивания станка- качалки во время работы. Движение от редуктора к балансиру передается двумя параллельно работающими кривошипно-шатунными механизмами, связанными с балансиром поперечной траверсой. На ведущем валу редуктора расположен двухколодочный тормоз. шатуны изготовлены из труб, в верхней части которых вварены головки, которыми они шарнирно соединяются с траверсой. К нижней части каждого шатуна приварена опора (нижняя головка) , к которой болтами прикрепляется корпус сферического подшипника качения пальца кривошипа. Подшипник закреплен на пальце кривошипа.

Для кривошипно- шатунного механизма в станках- качалках создают симметричное распределение нагрузки на редуктор, что увеличивает срок службы редуктора и других узлов и деталей станка, а также фундамента.

В1966 г. утвержден новый стандарт на балансирные станки- качалки (Гост 5866-66), предусматривающий девять базовых моделей станков –качалок (1СК-9 СК) грузоподъемностью от 1000 до 15000 кг от 1000 до 15000 кг (10-150 кн).

Новый размерный ряд станков-качалок разработан с учетом максимальной унификации их составных элементов, которая предусматривает в основном максимальное использование существующих узлов, с тем, чтобы находящиеся в эксплуатации станки- качалки и изготавливаемые по новому размерному ряду снабжались одними и теми же быстроизнашивающимися частями.

Новый размерный ряд станков- качалок основывается на использовании редукторов с зацеплением системы Новикова, позволяющие резко уменьшить габаритные размеры редуктора и станка- качалки в целом.

Противовесы на кривошипах могут перемещаться. В зависимости от удаления грузов от оси кривошипного вала создается уравновешивающий момент. Тормоз облегчает работу по передвижению противовесов.

Азинмашем разработан безбалансирный станок- качалка СБМ12-5-8000 максимальной грузоподъемностью 12 т (120 кн )и с длиной хода 5 м.

Применяемое оборудование: Принцип работы станка качалки

Электродвигатель через клиноремённую передачу и редуктор придаёт двум массивным кривошипам, расположенных с двух сторон редуктора, круговое движение. Крившипнно шатунный механизм в целом преобразовывает в возвратно-поступательное движение балансира, который вращается на опорной оси, укреплённой на стойке. Балансир сообщает возвратно-поступательное движение канатной подвеске, штангам и плунжеру.

При ходе плунжера вверх нагнетательный клапан под действием жидкости закрывается и вся жидкость, находящиеся под плунжером, поднимается вверх на высоту равную длине хода плунжера. В это время скважинная жидкость через всасывающий клапан заполняет цилиндр насоса.

При ходе плунжера вниз всасывающий клапан закрывается, жидкость под плунжером сжимается, и открывается нагнетательный клапан. В цилиндр погружаются штанги, связанные с плунжером.

Таким образом, ШСН – поршневой насос однородного действия, а в целом комплекс из насоса и штанг – двойного действия.

Жидкость из НКТ вытисняется через тройник в нефтесборный трубопровод.

Принцип работы штанговой насосной установки

Плунжерный насос приводится в действие от станка-качалки, где вращательное движение, получаемое от двигателя при помощи редуктора, кривошипно-шатунного механизма и балансира, преобразуется в возвратно-поступательное движение, передаваемое плунжеру штангового насоса через колонну штанг.

При ходе плунжера вверх под ним снижается давление, и жидкость из межтрубного пространства через открытый всасывающий клапан поступает в цилиндр насоса.

При ходе плунжера вниз всасывающий клапан закрывается, а нагнетательный клапан открывается, и жидкость из цилиндра переходит в подъёмные трубы. При непрерывной работе насоса уровень жидкости в НКТ повышается, жидкость доходит до устья скважины и через тройник переливается в выкидную линию.

Обратный клапан для перепуска газа;

Электродвигатель на поворотной салазке;

Схема штанговой скважинно-насосной установки (УШГН)

Описание работы насоса

Скважинные штанговые насосы предназначены для откачивания из нефтяных скважин жидкости обводнённостью до 90 %, температурой не более 130 0 С, содержанием сероводорода не более 50 г/л, минерализирующей воды не более 10 г/л.

Скважинные насосы представляют собой вертикальную конструкцию одинарного действия с неподвижным цилиндром, с подвижным металлическим плунжером и шариковыми клапанами; спускаются в скважину на колонне насосно-компрессорных труб и насосных штанг.

Скважинные насосы изготавливаются следующих типов:

· НВ1 – вставные с замком наверху;
· НВ2 – вставные с замком внизу;
· НН – не вставные без ловителя;
· НН1 – не вставной с захватным штоком;
· НН2 – не вставной с ловителем.

Выпускаются насосы следующих конструктивных исполнении:

по конструкции (исполнению) цилиндра:

5 – с толсто стенным цельным (безвтулочным) цилиндром;

С – с составным (втулочным) цилиндром;

по конструктивным особенностям, определяемым функциональным назначением (областью применения):

Т – с полым трубчатым штоком, обеспечивающим подъём жидкостью по каналу колонны трубчатых штанг;

Д ₁ – одноступенчатые, двух плунжерные, обеспечивающие создание гидравлического низа;

Д ₂ – одноступенчатые, двух плунжерные, обеспечивающие двухступенчатое сжатие откачиваемой жидкости (насосы исполнении Д ₁ и Д ₂ – одноступенчатые, одноплунжерные);

по стойкости к среде:

без обозначения – стойкие к среде с содержанием механических примесей до 1,3 г/л (нормальные);

И – стойкие к среде с содержанием механических примесей более 1,3 г/л (абразивостойкие).

Вставные скважинные насосы закрепляются в насосно-компрессорных трубах на замковой опоре типа ОМ, в условное обозначение, в которое входит: тип опоры; условный размер опоры; номер отраслевого стандарта.

Цилиндры насосов выпускают в двух исполнениях:

ЦБ – цельный (без втулочный), толстостенный;

ЦС – составной из набора втулок, стянутых внутри кожуха переводниками.

Плунжеры насосов выпускают в четырёх исполнениях:

П 1Х – с кольцевыми канавками, цилиндрической расточкой на верхнем конце и с хромовым покрытием наружной поверхности;

П2Х – то же, но без цилиндрической расточки на верхнем конце;

П1И – с кольцевыми канавками, цилиндрической расточкой на верхнем конце и упрочнением наружной поверхности напылением износостойкого порошка;

П2И – то же, без цилиндрической расточкой на верхнем конце.

К – с цилиндрическим седлом и шариком из нержавеющей стали;

КБ – то же, с седлом с буртиком;

КН – с цилиндрическим седлом из твёрдого сплава и шариком из нержавеющей стали.

Конструктивно все скважинные насосы из цилиндра, плунжера, клапанов, замка (для вставных насосов), присоединительных и установочных деталей. При конструкции насосов соблюдается принцип максимально возможной унификации указанных узлов и деталей для удобства замены потребителем изношенных деталей и сокращения номенклатуры потребных запасных частей.

Скважинные насосы исполнения НСВ1 предназначены для откачивания из нефтяных скважин маловязкой жидкости с содержанием механических примесей до 1,3 г/л и свободного газа на приёме насоса не более 10 %.

Насос состоит из составного цилиндра исполнения ЦС, на нижний конец которого навёрнут сдвоенный всасывающий клапан, а на верхний конец – замок, плунжера исполнения П1Х, подвижно расположенного внутри цилиндра, на резьбовые соединения которого навинчены: снизу – сдвоенный нагнетательный клапан, а сверху – клетка плунжера.

Скважинный насос спускается на колонне насосных штанг в колонну НКТ и закрепляется в опоре.

Принцип работы заключается в следующем. При ходе плунжера вверх в межклапанном пространстве цилиндра создаётся разряжение, за счёт чего открывается всасывающий клапан и происходит заполнение цилиндра. Последующим ходом плунжера вниз межклапанный объём сжимается, за счёт чего открывается нагнетательный клапан и поступившая в цилиндр жидкость перетекает в зону над плунжером. Периодические совершаемые плунжером перемещения вверх и вниз обеспечивают откачку пластовой жидкости и нагнетания ее на поверхность.

Конструктивно скважинные насосы состоят из цельного цилиндра исполнения ЦБ с всасывающим клапаном, навинченным на нижний конец. На всасывающий клапан навинчен упорный ниппель с конусом. На верхнем конце цилиндра расположен защитный клапан, предотвращающий осаждение песка в цилиндре при остановке насоса.

В расточке верхнего переводника цилиндра расположен упор. Насос спускается в колонну НКТ на колонне насосных штанг и закрепляется в опоре нижней частью при помощи ниппеля упорного с конусом. Такое закрепление насоса позволяет разгрузить от пульсирующих нагрузок. Это обстоятельство обеспечивает применение его на больших глубинах скважин.

Скважинные насосы исполнения НСН1 предназначены для откачивания из малодебитных, относительно неглубоких скважин маловязкой жидкости с содержанием механических примесей до 1,3 г/л и свободного газа до 10 % по объёму.

Конструктивно скважинные насосы состоят из составного цилиндра исполнения ЦС с седлом конуса на нижнем конце, в конусной расточке которого размещён всасывающий клапан. Внутри цилиндра подвижно расположен плунжер исполнения П1Х с навинченным на нижний конец наконечником, а на верхний конец – нагнетательным клапаном.

На всасывающий клапан навинчен захватный шток, располагающийся внутри плунжера.

Насосы диаметром 29, 32 и 44 мм. снабжены штоком для соединения колонны насосных штанг с плунжером, а у насосов диаметром 57 мм плунжер привинчивается к насосным штангам резьбой на нагнетательном клапане.

Длина хода плунжера насосов исполнения НСН1 составляет 900мм.

Принцип работы насоса НСН1 аналогичен принципу насоса НСВ1, однако цилиндр насоса НСН1 спускается на колонне НКТ, а плунжер с клапанами – на колонне насосных штанг. При подъёме штанг головка захватного штока упирается в наконечник плунжера и обеспечивает извлечение соединённого с ним всасывающего клапана для слива из колонны НКТ.

Процесс бурения скважины

Скважина 890 заложена согласно технологической схемы разработки терригенной пачки нижнего карбона Турнейского пласта Павловского месторождения утверждённой Центральной комиссией по разработке нефтяных месторождений. Скважина пробурена с целью эксплуатации залежей нефти Павловского месторождения Тунейского пласта.

Описание процесса освоения скважины

Устье скважин оборудовано арматурой тип.

ЭТГр БЗ 65х140 №419. Арматура отпрессована. Герметична.

25 июня 1989 года в скважине проведена кумулятивная перфорация ПКС-80 в интервале 1476,0-1492,0 м.(-1231,5-1247,5) всего сделано 288 отверстий.

В скважину спущены 73 мм. НКТ до глубины стоп – кольца.

Скважина освоена компрессором.

73 мм. НКТ спущено 154 трубы мерой 1458,45м.

В скважине в интервале перфорации сделана соляно – кислотная обработка с сульфатом аммония. За 2 часа, при Р=100 атм. закачено 12 м3. В процессе обработки давления колебалось от 150 до 90 атм. Скважина освоена компрессором. Получена нефть. Силами ЦНИПРА снята кривая восстановления давления до и после кислотной обработки.

В нефтедобывающей отрасли эффективность во многом зависит от типа применяемого оборудования. Для полноценной комплектации и эффективной добычи необходим станок-качалка. Это оборудование является неотъемлемой частью нефтедобывающего комплекса.

Конструктивные особенности

Станки-качалки предназначены для передачи поступательного движения глубинному штанговому насосу, расположенному на дне скважины. Для уменьшения затрат на энергию оборудование должно обладать уникальной кинематической схемой. Дополнительным условием является применение современных комплектующих и компонентов.

Для анализа функциональности и особенности работы необходимо ознакомиться с конструкцией, которой обладает станок-качалка. Он состоит из силовой установки, вращательное движение от которой поступает на ведущий вал редуктора. На нем расположен кривошип с системой противовесов. Для связи кривошипа с балансиром предусмотрены шатуны и траверсы. В свою очередь, балансир установлен на опорной стойке. Для уменьшения затраты энергии на торцевой части балансира расположена откидная головка.

Правильно установленный станок имеет следующие эксплуатационные качества:

высокий показатель КПД. Обусловлен системой противовесов, которые позволят оптимизировать затраты энергии;
надежность. Станок качалка способен работать продолжительное время. Главное — обеспечивать должный уровень смазки подвижных механизмов;
сложность установки. Для нормальной эксплуатации станки-качалки необходимо устанавливать на обустроенные опорные платформы. Чаще всего их изготавливают методом заливки бетонной смесью.

Наряду с этой конструкцией в нефтедобывающей отрасли применяется безбалансировочное оборудование. Эти модели отличаются относительно небольшими размерами и массой, но при этом обладают более низким показателем КПД. Чаще всего устанавливаются в труднодоступных районах или местах, где обустройство полноценного фундамента затруднено.

В качестве привода чаще всего используются электродвигатели, скорость вращения вала которых не превышает 1500 об/мин. Изменение этого параметра выполняется с помощью коробки передач или ее клиноременного аналога.

Основные характеристики

Каждый станок качалка обладает индивидуальными параметрами, которые зависят от требуемых эксплуатационных свойств. Однако наряду с ними данный тип оборудования имеет общие технические характеристики. Для анализа качества станка рекомендуется ознакомиться с ними.

Все станки-качалки должны обладать достаточно высокой производительностью. Она определяется движением штока и его интенсивностью. Помимо этого, следует учитывать эксплуатационные качества: ремонтопригодность, размеры, общую массу и сложность обслуживания. Это является важным, так как зачастую станок качалка устанавливается вдали от населенных пунктов, что затрудняет ремонт в случае возникновения поломки.

Перечень основных технических характеристик:

максимально допустимый показатель нагрузки на устьевом штоке. Он может варьироваться от 30 до 100 кН;
длина хода штока. Обычно она составляет от 1,2 до 3 м;
крутящий момент вала выходного редуктора. Он влияет на интенсивность движения штока и может быть равен от 6,3 до 56 кНм;
число ходов балансира варьируется от 1,2 до 15 в минуту.

Станок-качалка может иметь различный показатель массы, который зависит от размеров его составных элементов. В среднем вес конструкции составляет от 3,8 до 14 тонн. При этом габариты варьируются от 4,125*1,35*3,245 м до 7,95*2,25*5,83 м. Для повышения безопасности эксплуатации станок качалка комплектуется блоком управления, который предотвращает самопроизвольный запуск электродвигателя в случае отключения энергии. Это же помогает избежать аварийных ситуаций при механических поломках компонентов.

Станки-качалки могут регулироваться по нескольким параметрам, определяющими из которых является длина хода штока, а также число колебаний балансира. В каждой модели способы регулировки различны.

Особенности эксплуатации

Современный станок качалка относится к классу сложного оборудования и состоит из множества компонентов. Поэтому его эксплуатация подразумевает детальное изучение устройства, основных параметров оборудования и неукоснительное соблюдение техники безопасности.

Прежде всего необходимо сделать корректную установку оборудования. При этом учитывается не только его масса и габариты, но и характеристики грунта. В некоторых случаях для модели с небольшим весом достаточно обустроить свайный фундамент. Но чаще всего необходимо устанавливать железобетонную плиту, которая равномерно распределит вес оборудования.

Основные правила эксплуатации:

рабочий персонал должен пройти инструктаж по технике безопасности, детально узнать характеристики и устройство станка;
выполнение профилактических мероприятий по поддержанию установки в нормальном состоянии;
в случае возникновения аварийной ситуации оборудование должно быть отключено, работа прекращена;
устранением неполадок могут заниматься только квалифицированные специалисты.

При соблюдении этих правил станок-качалка прослужит длительное время и при этом сохранит свои изначальные эксплуатационно-технические свойства.

Для наглядного ознакомления с принципом работы рекомендуется посмотреть видеоматериал, в котором показаны станки-качалки:

Станок-качалка является важным видом нефтегазового оборудования и используется для механического привода к нефтяным скважинным штанговым (плунжерным) насосам. Конструкция станка-качалки представляет собой балансирный привод штанговых насосов, состоящий из редуктора и сдвоенного четырехзвенного шарнирного механизма.

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 т. н. головкой балансира. К ней же крепится канатная подвеска (последняя соединяет балансир с полированым 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 равные. Если же условие равенства не выполняется, значит станок работает вхолостую.

Станок-качалка является важным элементом нефтегазового оборудования и используется для механического привода к нефтяным скважинным штанговым (плунжерным) насосам. Конструкция станка-качалки представляет собой балансирный привод штанговых насосов, состоящий из редуктора и сдвоенного четырёхзвенного шарнирного механизма.

Около 2/3 всех добывающих скважин в мире используют штанговые насосы, и на многих из них в качестве привода установлены станки-качалки. [1] По этой причине станок-качалка является своеобразным символом нефтедобычи — его стилизованное изображение можно встретить в логотипах компаний, периодических изданий, выставок, форумов, конференций, связанных с нефтегазовой тематикой.