Введение Месторождение расположено на территории Сергиевского и Челно-Вершинского районов Самарской области в 115 км к северо-востоку от г. Самары (стр. 9 )

Станок-качалка типа СК

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.

Рис 2.23

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 одинарного действия, а в целом комплекс из насоса и штанг двойного действия. Жидкость из НКТ вытесняется через тройник в нефтесборный трубопровод [9].

Станки – качалки

Станки –качалки – индивидуальный балансирный механический привод ШСН. На станки-качалки типа СК второй модификации действует  ГОСТ-5866-76, который предусматривает  13 типоразмеров СК (табл. 2.5).

В шифре, например, СК5-3-2500 указано: 5-наибольшая допускаемая нагрузка Рmax на головку балансира в точке подвеса штанг, умноженная на 10 кН; 3 – наибольшая длина хода устьевого штока, м.; 2500 - наибольший допускаемый  крутящий момент Мкр max на ведомом валу редуктора, умноженный на 10-2 кН·м. Дополнительно  СК характеризуют числом качаний n балансира (двойных ходов), которое изменяется от 5 до 15 мин-1.

Смонтирован СК на раме, устанавливаемой на железобетонное основание (фундамент). Для быстрой смены и натяжения ремней электродвигатель на установлен поворотной салазке. Фиксация балансира в необходимом (крайнем верхнем) положении головки осуществляется с помощью тормозного барабана (шкива). Головка балансира откидная или поворотная для беспрепятственного прохода спуско - подъёмного и глубинного оборудования при подземном ремонте скважины. Поскольку головка балансира совершает  движение по дуге, то для сочленения её с устьевым штоком и штангами имеется гибкая канатная подвеска. 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. Амплитуду движения головки балансира (длина хода устьевого штока) регулируют путём изменения места сочленения кривошипа с шатуном относительно оси вращения (перестановка пальца кривошипа в другое отверстие). Частота движения головки балансира (число качаний n) изменяется сменой ведущего шкива на валу электродвигателя на другой (больший или меньший) диаметр, то есть регулирование работы СК дискретное.

За один двойной ход балансира нагрузка на СК неравномерная. Для уравновешивания работы СК помещают грузы (противовесы) на балансир, кривошип или балансир и кривошип. Тогда уравновешивание называют соответственно балансирным, кривошипным (роторным) или комбинированным [9].

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.

Таблица 2.5

Техническая характеристика станков-качалок 

Станок-качалка	Рmax, кН	Номинальная длина хода штока S, м	Мкр max, кН·м
СК2-0,6-250 СК3-1,2-630 СК4-2,1-1600 СК5-3-2500 СК6-2,1-2500 СК8-3,5-4000 СК12-2,5-4000 СК8-3,5-5600 СК10-3-5600 СК10-4,5-8000 СК12-3,5-8000 СК15-6-12500 СК20-4,5-12500	20 30 40 50 60 80 120 80 100 100 120 150 200	0,3-0,6 0,5-1,2 0,9-2,1 1,3-3 0,9-2,1 1,8-3,5 1,2-2,5 1,8-3,5 1,5-3 2,3-4,5 1,8-3,5 3-6 2,3-4,5	2,5 6,3 16 25 25 40 40 56 56 80 80 125 125

Оборудование устья

Устьевое оборудование предназначено для герметизации затрубного пространства, внутренней полости НКТ, отвода продукции скважины и подвешивания колонны  НКТ. Устьевое оборудование  типа СУ включает устьевой сальник, крестовину и запорные краны.

Самоустанавливающиеся устьевые сальники (СУС) изготавливают двух типов: с одним и двумя уплотнениями. Тип сальника выбирается в зависимости от степени газопроявления и высоты положения статического уровня жидкости в скважине. Устьевой сальник состоит из самоустанавливающейся сальниковой головки и тройника. Он герметизирует выход устьевого штока с помощью сальниковой головки и обеспечивает отвод продукции через тройник. Тройник ввинчивается в муфту НКТ. Отличительная особенность сальника – наличие пространственного шарового шарнира между головкой сальника и тройником. Шаровое соединение обеспечивает самоустановку головки сальника при несоосности  сальникового штока с осью НКТ, исключает односторонний износ уплотнительной набивки и облегчает смену набивки. Самоустанавливающиеся устьевые сальники рассчитаны на рабочее давление 4 МПа [9].

Штанговые скважинные насосы

Известны различные конструкции ШСН. По способу крепления к колонне НКТ различают вставные  (НСВ) и невставные (НСН) скважинные насосы. Цилиндр невставного  (трубного) скважинного насоса присоединяется к колонне НКТ и вместе с ней спускается в скважину. Плунжер НСН вводится через  НКТ в цилиндр вместе с подвешенным к нему всасывающим клапаном на насосных штангах. Чтобы не повредить плунжер при спуске, его диаметр принимают меньшим внутреннего диаметра НКТ примерно на 6 мм. Применение НСН целесообразно в скважинах с большим дебитом, небольшой глубиной спуска и большим межремонтным периодом. Для смены насоса (цилиндра) необходимо извлекать штанги и трубы.

Типы скважинных штанговых насосов

В верхней части плунжера насоса НСН-1 размещается нагнетательный клапан и шток с переводником под штанги. К нижнему концу плунжера с помощью наконечника на захватном штоке свободно подвешивается всасывающий клапан. При работе клапан сажается в седло корпуса. Подвешивать всасывающий клапан к плунжеру необходимо для слива жидкости из НКТ перед их подъёмом, а также для замены клапана без подъёма НКТ. Наличие захватного штока внутри плунжера ограничивает  длину его хода, которая в насосах НСН-1 не превышает 0,9 м.

В насосе НСН-2, в отличие от насоса НСН-1, нагнетательный клапан установлен на нижнем  конце плунжера. Для извлечения всасывающего клапана без подъёма НКТ используется ловитель (байонетный замок), который  крепится к седлу нагнетательного клапана. Ловитель имеет две фигурные канавки для зацепления. В клетку всасывающего клапана ввинчен шпиндель (укороченный шток) с двумя утолщёнными шпильками. После посадки  всасывающего клапана в седло  корпуса  поворотом колонны штанг  на 1-2 оборота  против часовой стрелки добиваемся того, что шпильки  шпинделя скользят по канавкам ловителя и всасывающий клапан  отсоединяется от плунжера. Захват осуществляется после посадки плунжера на шпиндель при повороте колонны штанг по часовой стрелке. Насос НСН-2 выпускается с верхним и нижним креплением цилиндра к НКТ. Во втором  случае цилиндр насоса нижним  концом устанавливается в муфте НКТ посредством переводника, а верхний конец его свободен, то есть цилиндр разгружен. Максимальная глубина спуска насосов НСН-2  с нижним креплением по сравнению с насосами НСН-1, а также НСН-2 с верхним креплением, увеличивается соответственно с 1200 и 1500 м до 2200 м.

Вставной скважинный насос в собранном виде спускается внутрь НКТ на штангах. Крепление  (посадка и уплотнение) НСВ происходит на замковой опоре, которая предварительно  спускается на НКТ (замковые опоры изготовляют с пружинными или малогабаритными якорями). Насос извлекается из скважины  при подъёме только колонны штанг. Поэтому НСВ целесообразно применять в скважинах с небольшим дебитом при небольших глубинах спуска.

Насос НСВ-1 включает цилиндр, плунжер, замок, нагнетательный, всасывающий и противопесочный клапаны. Всасывающий клапан ввёрнут в нижний конец цилиндра, а нагнетательный  - плунжера. Для повышения надёжности и долговечности насоса эти клапаны  выполнены сдвоенными парами «седло-шарик». Вверху плунжера имеется шток с переводником под штанги. Замок и противопесочный клапан размещены  в верхней части цилиндра [9].

Насос НСВ-2  ,в отличие от насоса НСВ-1, имеет замок в нижней части цилиндра. Насос сажается на замковую опору нижним концом. Это освобождает цилиндр насоса от циклической растягивающей нагрузки  и позволяет значительно увеличить глубину подвески насосов. Если максимальная глубина спуска насосов  НСВ-1 не превышает 2500 м, то для  насосов НСВ-2 она составляет  2500-3000 м.

Для эксплуатации скважин при наличии осложнённых условий  разработаны насосы специальных типов или исполнений. При откачке жидкости с объёмным содержанием песка до 0,2%  более надёжен насос исполнения  НСВ-1П, имеющий в отличие от насоса НСВ-1 одинарные клапаны с сёдлами из твёрдого сплава ВК6-В. Для откачки жидкости с объёмным содержанием песка более 0,2% предназначен насос исполнения НСН-2Т с использованием трубчатых штанг (откачиваемая жидкость из плунжера поступает в полые штанги и по ним поднимается на поверхность).

Для эксплуатации скважин обводнённых (более 99%) и со значительным пескопроявлением (более 0,2%) разработаны насосы исполнения НСВ-1В и НСВ-2В. В них установлены узлы верхней и нижней защиты с эластичными воротниками, которые предотвращают попадание песка в зазор между плунжером и цилиндром. Внутри плунжера установлен сепаратор для отделения нефти из откачиваемой жидкости и смазки ею трущихся поверхностей плунжерной пары. Для откачки высоковязкой  (до 300 м Па·с) жидкости предназначен дифференциальный насос одностороннего действия НСВГ, состоящий из двух спаренных насосов, один из которых (верхний) является рабочим, а другой создаёт дополнительное усилие для проталкивания плунжера в цилиндре при ходе вниз [9].