Андрей Смирнов
Время чтения: ~11 мин.
Просмотров: 3

нðµñ„ñ‚ñŒ: изображения, стоковые фотографии и векторная графика

Процесс добычи нефти 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 плунжерных насосов, обеспечивающих функцию добывающей инфраструктуры.

Назначение нефтяных качалок

1421443.jpg

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

1421444.jpg

Технологическая организация процесса добычи делится на несколько этапов. Начинаются работы с бурения скважины, глубина которой может достигать нескольких километров. Как правило, разрабатываются 1500-метровые отверстия, а рекордсменами являются скважины на 4000 м. Далее устанавливаются колонны обсадного 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

1421448.jpg

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 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.

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. Кинематическая схема 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.

Что то не могу придумать какую интересную тему вам рассказать, а для этого случая у меня всегда есть ваша помощь в виде майского стола заказов. Обратимся туда и послушаем френда skolik: «Очень хочется понять принцип действия нефтяных качалок, знаете, такие молоточки, которые туда сюда трубу в землю гоняют.»

Сейчас мы узнаем подробнее как там все происходит.

Станок-качалка это один из главных, основных элементов эксплуатации нефтедобывающих скважин насосом. На профессиональном языке это оборудование называется: «Индивидуальный балансирный механический привод штангового насоса».

Используется станок-качалка для механического привода к нефтяным скважинным насосам, называемым штанговыми или плунжерными. Конструкция представляет собой состоящий из редуктора и сдвоенного четырехзвенного шарнирного механизма, балансирный привод штанговых насосов. На фото показан основной принцип работы такого станка:

Всем приводам приводы

Время фонтанирующих скважин, относящееся к периоду освоения месторождений Западной Сибири, давно закончилось. За новыми фонтанами в Восточную Сибирь и другие регионы с разведанными запасами нефти мы пока не спешим — слишком дорогое это занятие и не всегда рентабельное. Сейчас нефть практически везде добывают с помощью насосов: винтовых, поршневых, центробежных, струйных и т. д. Одновременно создаются все новые и новые технологии и оборудование для трудноизвлекаемых запасов сырья и остаточной нефти.

Тем не менее ведущая роль в добыче «черного золота» по-прежнему принадлежит станкам-качалкам, которые используются на нефтепромыслах России и зарубежья вот уже более 80 лет. Эти станки в специальной литературе чаще называются приводами штанговых глубинных насосов, но аббревиатура ПШГН не особенно прижилась, и их по-прежнему именуют станками-качалками. По мнению многих нефтяников, пока по настоящему не создано другого более надежного и простого в обслуживании оборудования, чем эти приводы.

После распада СССР производство станков-качалок в России были освоено 7—8 предприятиями, но стабильно они производятся тремя-четырьмя, из которых ведущие позиции занимают АО «Ижнефтемаш», АО «Мотовилихинские заводы», ФГУП «Уралтрансмаш». Немаловажно, что эти предприятия выживали в острой конкурентной борьбе и с отечественными, и с зарубежными производителями аналогичной продукции из Азербайджана, Румынии, США. Первые станки-качалки российских предприятий выпускались на основе документации Азербайджанского института нефтяного машиностроения («АзИНМаш») и единственного производителя этих станков в СССР — завода «Бакинский рабочий». В дальнейшем станки совершенствовались в соответствии с передовыми мировыми тенденциями в нефтяном машиностроении, имеют сертификаты API.

1 — рама; 2 — стойка; 3 — головка балансира; 4 — балансир; 5 — фиксатор головки балансира; 6 — траверса; 7 — шатун; 8 — редуктор; 9 — кривошип;10- противовесы; 11 — нижняя головка шатуна; 12 — подвеска сальникового штока; 13 — ограждение; 14 — кожух ременной передачи: 15 -площадка нижняя; 16 — площадка верхняя; 17 — станция управления; 29 — опора балансира; 30 — фундамент станка-качалки; 35 — площадка редукторная

Для первых качалок использовали вышки для ударно-канатного бурения по завершении бурения, при этом для приведения в действие глубинного насоса применяли балансир бурильного станка. Несущие элементы этих установок делали из дерева с металлическими подшипниками и оснасткой. Приводом служили паровые машины или одноцилиндровые низкооборотные двигатели внутреннего сгорания, снабженные ременной передачей. Иногда позже добавляли привод от электромотора. В этих установках вышка оставалась над скважиной и силовая установка и главный маховик использовались для обслуживания скважины. Одно и то же оборудование применялось для бурения, добычи и обслуживания. Эти установки с некоторыми модификациями использовались примерно до 1930 г. К этому времени были пробурены более глубокие скважины, нагрузки на насосы увеличились и применение установок канатного бурения в качестве насосов изжило себя. Изображена старинная качалка, переделанная из вышки для ударно-канатного бурения.

Спрос: потенциал высокий

Интересно и то, что ВО «Станкоимпорт» совместно с Союзом производителей нефтегазового оборудования организовали Консорциум ведущих российских предприятий. Основная цель объединения — содействие в продвижении нефтегазового оборудования на традиционные рынки российского экспорта, в первую очередь страны Ближнего и Среднего Востока. Одной из задач Консорциума является координация внешнеэкономической деятельности, связанной с размещением заказов на основе централизованного информационного обеспечения.

Рынок: конкуренция растет

Во-вторых, конкуренция между самими российскими предприятиями, стремящимися занять свою нишу на рынке нефтегазового оборудования. Помимо уже упомянутых производством станков-качалок в нашей стране занимаются еще и другие предприятия.

В-третьих, в качестве альтернативы балансирным станкам-качалкам на нефтепромыслы продвигаются гидравлические приводы штанговых насосов. Здесь стоит отметить, что ряд предприятий готовы к этому виду конкуренции и их заводы могут выпускать оба типа приводов. К последним можно отнести АО «Мотовилихинские заводы», которое производит и приводы, и насосные штанги, и насосы. Например, гидрофицированный привод штангового насоса МЗ-02 монтируется на верхнем фланце арматуры скважины и не требует фундамента, что очень важно для условий вечной мерзлоты. Бесступенчатое регулирование длины хода и числа двойных ходов в широком интервале позволяет выбрать оптимальный режим работы. Преимущества гидрофицированного привода заключаются также в весе и габаритах. Они составляют 1600 кг и 6650x880x800 мм соответственно. Для сравнения — балансирные станки-качалки весят примерно 12 тонн и имеют размеры (ОМ-2001) 7960x2282x6415 мм.

Гидропривод рассчитан на длительную эксплуатацию при температуре окружающего воздуха от –50 до плюс 45°С. Однако расчетные параметры, (это касается не только температуры и не только гидропривода) в реальных условиях нефтепромыслов не всегда выдерживаются. Известно, что одной из причин этого является несовершенная система обслуживания и ремонта техники.

Известно также, что эксплуатационники с опаской приобретают новое, малораспространенное оборудование. Балансирные же станки-качалки хорошо изучены, высоконадежны, способны длительное время работать под открытым небом без присутствия людей.

Кроме того, новая техника требует переподготовки кадров, и кадровая проблема — далеко не из последних проблем нефтяников, которая, впрочем, заслуживает самостоятельного разговора.

Однако конкуренция растет, а рынок приводов штанговых насосов развивается и сохраняет положительную динамику.

А я вам напомню про Умный лазер и Как напечатать себе печень.Оригинал статьи находится на сайте ИнфоГлаз.рф Ссылка на статью, с которой сделана эта копия — http://infoglaz.ru/?p=23195

В предыдущей части ( https://pikabu.ru/story/legko_li_dobyit_neft_chto_takoe_shsn…) я вкратце рассказал о том, как добывали нефть до внедрения глубинных насосов. Сегодня я опишу и принцип работы одного из самых распространенных насосов для добычи нефти – штангового скважинного насоса (ШСН или ШСНУ).

Штанговый насос состоит из надземной и подземной части. К надземной относится станок-качалка и скважинная обвязка (фонтанная арматура), а к подземной колонная НКТ, штанг и сам подземный насос.

Надземное оборудование ШСНУ

156346693614477924.jpg

Станок-качалка состоит из балансира с откидной головкой, стойки, наверху которой закреплен балансир, массивной рамы, которая крепится к железобетонному основанию, и привод балансира, состоящий из электродвигателя, клиноременной передачи, шатуна и кривошипа.

Привод приводит в действие балансир, который начинает совершать дуговые движения. На головке балансира закреплена канатная подвеска, к которой крепится первая штанга, которая называется полированный шток. Благодаря движению головки балансира она начинает двигать подвеску штанг вверх-вниз.

Устьевое оборудование предназначено для герметизации полированного штока, герметизации трубного и затрубного пространства, изменения направления жидкости и подвешивания НКТ.

Подземное оборудование представлено колонной НКТ, которая предназначена для подъема извлекаемой пластовой жидкости и спуска насоса. Это цельнокатаные трубы, которые на оном конце имеют резьбу (ниппель), на другой стороне на резьбу накручены муфты. С их помощью происходит сращивание труб и спуск на заданную глубину. Трубы бывают разного диаметра, класса крепости, длинны, высаженные и гладкие и пр. Для каждого насоса подбирают свою подвеску труб, в зависимости от условий эксплуатации, дебита скважины, ГТХ скважины и пр.

Трубы НКТ. Резьба муфт прикрыта пластмассовыми колпачками

1563467076161430031.jpg

Штанги

1563467238159353875.jpg

Центраторы различной конструкции

156346734111298541.jpg

Внизу колонны НКТ размещен глубинный штанговый насос. Его устройство простое и эффективное. Он состоит из цилиндрического корпуса, внутри которого установлен плунжер. Плунжер пустотелый, в нем находится т. н. нагнетательный клапан. Возвратно-поступательные движения плунжера обеспечивает балансир станка-качалки, который передает это движение через колонну штанг.

Также в корпусе имеется два клапана. Сверху плунжера находится нагнетательный клапан, внизу – всасывающей шариковый клапан.

При движении плунжера вверх в нижней части насоса образуется разрежение, жидкость поступает в насос через всасывающий клапан. При движении плунжера вниз всасывающий клапан закрывается и жидкость через полый поршень поступает в колонны НКТ.

Насосы бывают двух типов. Вставной насос опускается в собранном виде. Плунжер помещают в корпус, он спускается и он закрепляется в специальном замке (анкере). Если насос невставной, то на НКТ спускают только корпус, а затем спускают на штангах плунжер с клапанами. Такие насосы обладают большим диаметром и скважина дает большие дебиты. Но извлечь насос для ревизии и ремонта невозможно, необходимо проводить полный подъем трубы, НКТ и насоса.

Вставные же имеет диаметр, не превышающий внутренний диаметр НКТ, обладают меньшей производительностью, но для ремонта насос легко извлечь прямо на штангах

Принцип работы ШСН

В последней части я расскажу про достоинства и недостатки этих насосов и их альтернативу

28Используемые источники:

  • https://fb.ru/article/267905/kachalka-neftyanaya-ustroystvo-naznachenie-neftegazovoe-oborudovanie
  • https://masterok.livejournal.com/960422.html
  • https://pikabu.ru/story/legko_li_dobyit_neft_chto_takoe_shsnu_i_kak_s_ee_pomoshchyu_dobyivayut_neft_chast_2_6820300

Рейтинг автора
5
Подборку подготовил
Максим Уваров
Наш эксперт
Написано статей
171
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации