Насосные установки для добычи нефти

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Научные и инженерные основы штангового насосного способа добычи нефти разработаны очень детально, причем уже давно ведущее место в этой области науки занимает наша страна. Достаточно перечислить лишь несколько имен наших ученых и инженеров, чтобы убедиться в этом.

В глубинно насосной эксплуатации. Внедряются станки-качалки и глубинные насосы, изготавливаемые по новому стандарту. Все больше применяются высокопроизводительные погружные центробежные электронасосы. Ведутся работы по комплексной автоматизации процессов сбора, подготовки и перекачки нефти и газа и внедрению блочных установок для этих целей.

Использование в нефтегазодобывающей промышленности нового разнообразного оборудования обусловило необходимость расширения знаний в области монтажа, обслуживания и ремонта этой техники.

Наиболее распространенный штанговый глубинно насосный способ добычи нефти охватывает 67% скважин общего действующего фонда. Схема глубинно насосной установки (рисунок 1) стоит из глубинного насоса 2, насосных штанг 3, насосно-компрессорных труб 4, подвешенных на планшайбе, тройника 5. устьевого сальника, сальникового штока 7, станка-качалки 9. В нижней части на приеме глубинного насоса устанавливают фильтр 1 для сепарации нефти от свободного газа и песка, вредно влияющих на подачу насоса. Глубинный насос опускают в скважину под уровень жидкости. Возвратно-поступательное движение плунжера насоса, подвешенного на штангах, обеспечивает подъем жидкости из скважины на поверхность. При наличии парафина в продукции скважины на штангах устанавливают скребки, очищающие внутренние стенки насосно-компрессорных труб. В зависимости от глубины скважины, дебита и других факторов подбирают станок качалку, диаметр насосно-компрессорных труб, штанг и глубинного насоса, устанавливают необходимую длину хода и число качаний. Наземное оборудование глубинно насосной штанговой установки состоит из оборудования устья скважины и станка-качалки. В подземное оборудование входят насосно-компрессорные трубы, штанги и глубинный плунжерный насос -- трубный или вставной.

Плунжер глубинного насоса 1 (при подвижном цилиндре -- цилиндр глубинного насоса) вертикальное возвратно-поступательное движение получает от привода посредством весьма длинного штока, представляющего собой колонну насосных штанг 2.

В современной практике добычи нефти глубина подвески глубинного насоса -- то же самое, что длина штока или длина колонны штанг -- превышает 4000 м.

Точку Д, соединение верхнего конца колонны штанг с ведомым звеном привода, условно будем называть точкой подвеса штанг. При работе насосной установки эта точка имеет вертикальное возвратно-поступательное движение.

Привод штангового глубинного насоса выполняет следующие основные функции: 1) преобразование вращательного движения вала двигателя в возвратно-поступательное движение точки подвеса штанг; 2) снижение скорости вращения (числа оборотов вала) вала двигателя до числа двойных ходов точки подвеса штанг; 3) пуск и остановка глубинного насоса и всей установки; 4) регулирование режима откачки жидкости за счет изменения длины хода и числа ходов точки подвеса штанг; 5) уравновешивание установки; 6) распределение энергии (при спаренных и групповых установках); 7) контроль работы скважин динамометрированием.

В нефтедобывающей промышленности применяют различные виды приводов штангового глубинного насоса.

Рисунок 2 Схема штанговой глубинной установки

Бутобетонные фундаменты для станков-качалок нормального ряда сооружают с использованием деревянный опалубки; стены цоколя выкладывают из бутового камня.

При наличии на скважине вышками мачты монтаж стойки я балансира можно выполнять при помощи подъемника в других случаях грузоподъемными средствами. Перед установкой балансира проверяют горизонтальность верхней плиты стойки в двух направлениях и крепление к раме. Балансир поднимают и устанавливают на плиту стойки вместе с его опорой. При этом продольная ось балансира должна совпадать с продольной осью симметрии станка, а плоскость качания балансира должна быть перпендикулярна к плоскости основания. Правильность положения балансира относительно центра скважины проверяют отвесом, прикрепленным к центру траверсы канатной подвески.

Небольшие отклонения устраняют перемещением балансира при помощи регулировочных болтов. Закрепляя балансир, поднимают траверсу с двумя шатунами и ее опорой для присоединения к балансиру Верхние головки шатунов должны свободно вращаться на пальцах во втулках траверсы. Пальцы должны быть надежно застопорены в верхних головках шатунов. После сборки тормозного устройства проворачивают шкив редуктора до установки кривошипов в горизонтальное положение и затормаживают их тормозом. На кривошипы устанавливают противовесы и закрепляют их болтами с гайками и контргайками. Нижние головки шатунов присоединяют к кривошипам, закрепляя их положение затягиванием гайки специальным патронным ключом. Гайки после крепления шплинтуются. Расстояние между шатунами и кривошипами с обеих сторон станка должно быть одинаковым. После проверки параллельности провальных осей кривошипов и совпадения наружных поверхностей шкивов редуктора и электродвигателя надевают клиновые ремни. Натяжение ремней осуществляется поднятием или опусканием поворот ной салазки. По окончании сборки и проверки ее качества устанавливают фундаментные шпильки, концы которых должны вы ступать над верхней плоскостью рамы для установки гайки и контргайки. При заливке цементного раствора под раму станка качалки фундаментные болты затягивает после затвердевания раствора.

По окончании монтажа электрооборудования, ограждения кривошипа и площадки с лестницей для обслуживания электродвигателя, а также проверки смазки в подшипниках и в редукторе разрешается выполнить пробный пуск станка-качалки и обкатку на холостом ходу в течение 3 ч.. В процессе обкатки проверяют вертикальность движения шатунов, точки подвеса штанг, величину торцового и радиального биения шкивов, наличие шума и стуков в узлах.. При удовлетворительной работе и отсутствии эффектов присоединяют штанги глубинного насоса и пускают станок в работу под нагрузкой.

Станок-качалка комплектуется асинхронным электродвигателем с повышенным пусковым моментом и влагоморозостойкой изоляцией, блоками управления, обеспечивающими индивидуальный самозапуск станков-качалок или программную работу с индивидуальным самозапуском.

Станки-качалки по ГОСТ 5866--76 имеют ряд общих конструктивных особенностей.

Станок - качалка (рис. 4) состоит из рамы 12 с подставкой под редуктор и поворотные салазки, стойки 5, балансира 3 с головкой и противовесами (при балансирном или комбинированном уравновешивании), опоры 4 балансира, траверсы 14, опоры 6 траверсы, двух шатунов 7, двух кривошипов 8 с противовесами (при комбинированном или кривошипном уравновешивании), редуктора 1, тормоза 13, клиноременной передачи 9 (включая клиновые ремни, ведущий и ведомый шкивы), электродвигателя 10, подвески устьевого штока 2 с канатом, ограждения 11 кривошипно-шатунного механизма.

Рама -- из профильного проката; изготовлена в виде двух полозьев, соединенных поперечными связями. Для уменьшения высоты фундамента к раме приварена подставка под редуктор.

Стойка -- из профильного проката четырехногая.

В станке-качалке СКЗ-1, 2-630 стойка приварена к раме, в остальных -- прикреплена к ней болтами. На верхней части стойки имеется плита, на которой установлена опора балансира. К плите приварены четыре упора с установочными винтами, позволяющими перемещать балансир в продольном направлении и регулировать положение устьевого штока по центру скважины после монтажа станка-качалки.

Таблица 1. Основные размеры опоры балансира(мм)

Таблица 2 Основные размеры опоры траверсы (мм)

В процессе эксплуатации опора станка-качалки подвергается действию больших и переменных нагрузок; статические и динамические.

Показатели надежности - это количественная характеристика одного или несколько свойств, составляющих надёжность объекта. Если показатель надёжности характеризует одно из свойств надёжности, то он называется единичным, если же несколько свойств - комплексным показателем надежности.

Вероятность безотказной работы - это вероятность того, что в пределах заданной наработки отказ объекта не возникнет. ВБР является основной количественной характеристикой безотказности объекта на заданном временном интервале. Если обозначить через Р время непрерывной исправной работы объекта от начала работы до первого отказа, а через - время, за которое необходимо определить ВБР, то ВБР записывается в виде

Р(t)=Р{Т?t}, t?0.

Случайная величина Т является неотрицательной и имеет дискретное или непрерывное распределение. Функция ВБР наиболее полно определяет надёжность объекта. Она обладает следующими очевидными свойствами:

1)1?Р(t)?0; 2)Р(0)=1, Р(?)=0.

где -число объектов вначале испытаний; -число отказавших объектов в интервале времени ; t - время, для которого определяется ВБР; N(t) - число объектов, исправно работающих на интервале [0,t]. Вероятность того, что отказ объекта произойдёт за время, не превышающее заданной величины t, т.е. что Т<t, как вероятность события, противоположного тому, при котором t?T, равна

Q(t)=P{ T<t}=1-P(t), 0?t.

Функция Q(t) представляет собой интегральную функцию распределения случайной величины, т.е. Q(t)=F(t). Если функция Q(t) дифференцируема, то производная от интегральной функции распределения есть дифференциальный закон (плотность) распределения случайной величины Т - времени исправной работы:

, .

где , и t имеют те же значения, что и в выражений Плотность вероятности f(t) статистически определяется по формуле

где - число отказов за интервал времени . Очевидно, что

и

если величина этого интеграла конечна. В теории надежности чаще всего используют моменты первых двух порядков. Момент первого порядка (математическое ожидание) наработки до первого отказа m{Т} обозначают Тср и называют средней наработкой до отказа (или средним временем безотказной работы)

Тср

где -- время исправной работы i-го объекта.

Средняя наработка на отказ -- это отношение наработки восстанавливаемого объекта к математическому ожиданию числа его отказов в течение этой наработки

где -- время исправной работы между (i - 1)-м и i-м отказами объекта; n - число отказов объекта. При достаточно большом числе отказов /„ будет стремиться к среднему времени между двумя соседними отказами. Если испытания проводятся не с одним, а с несколькими однотипными объектами, то среднее время между отказами можно определить из выражения

где М - число объектов. Интенсивность отказов -- это отношение числа отказавших объектов в единицу времени к среднему числу объектов, продолжающих исправно работать в данный интервал времени

где -- число отказов объекта за промежуток времени от (t-) до (t+)

-- число исправно работающих объектов в начале интервала времени ; -- число исправно работающих объектов в конце интервала времени .

Тсрч

Определим интенсивность отказов по выражению

=> ;

=1/17640=5.6

;

;

Надежная и безаварийная работа станков-качалок достигается за счет правильного подбора оборудования, который зависит от технологического режима эксплуатации скважины, качественного выполнения монтажных работ, точного уравновешивания, своевременных профилактических ремонтов и смазки. Капитальный ремонт -- наиболее сложный и трудоемкий вив планового ремонта, при котором производятся полная разборка оборудования с последующим ремонтом или заменой всех изношенных узлов или деталей, о также работы, входящие в объем текущего ремонта

Для поддержания оборудования в постоянной технической исправности и эксплуатационной готовности, а также с целью предупреждения аварий и поломок должна обеспечиваться система технического обслуживания. Техническое обслуживание включает в себя наблюдение правил эксплуатации оборудования, указанных в технических условиях, паспортах на оборудование, и проводится с целью проверки технического состояния оборудования, устранения мелких неисправностей и выявления объема подготовительных работ, подлежащих выполнению при очередном плановом ремонте.

1 Утрата действующей стоимости, по мере того как машины такой же конструкции начинают воспроизводиться дешевле

2. Обесценивание действующей техники вследствие появления более совершенных конструкций машин

Период с начала введения машины в эксплуатацию до её списания, измеряемый в годах календарного времени, называется сроком службы. Срок службы оборудования находится в тесной зависимости от норм амортизационных отчислений.

В основу системы ППР заложена плановость проведения ремонтных работ. Для этого перед началом каждого года на основе ремонтных нормативов на нефтепромысловых предприятиях составляются годовые, квартальные и месячные планы-графики ремонта на каждую единицу оборудования. При составлении планов-графиков необходимо выдерживать установленные системой ППР межремонтные периоды, а также обеспечивать примерно равный объем ремонтных работ по кварталам и месяцам с целью равномерной загрузки ремонтной службы

Годовые планы-графики ремонта оборудования служат основанием: для определения годового объема ремонтных робот, численности ремонтного персонала, потребности в запасных частях, материалах, денежных средствах и технологическом оборудовании, необходимых для выполнения ремонтных работ.

Годовые, квартальные и месячные планы-графики разрабатывает главный механик нефтепромыслового предприятия. Годовые планы капитального ремонта утверждаются руководителем предприятия.

Руководство работами по обеспечению правильного использования и поддержанию в работоспособном состоянии оборудования возлагается на главного механика предприятия. Он возглавляет отдел главного механика и осуществляет техническое и методическое руководство за деятельностью производственных единиц, предприятий и организаций в области хранения, эксплуатации и ремонта оборудования.

Прокатно-ремонтные цехи производят текущий ремонт оборудования,- изготовляют и восстанавливают простые запасные части, а также изготовляют простые приспособления и устройства, применяемые при бурении или эксплуатации скважин. Руководит прокатно-ремонтным цехом начальник, который несет полную ответственность за выполнение плана по ремонту оборудования, изготовление запасных частей, качество выполнение работ и технику безопасности. В цехе оборудование ремонтируют бригады и звенья слесарей, возглавляемые квалифицированными слесарями-бригадирами. Техническое обслуживание оборудования и устранение мелких неисправностей в работе производит персонал, эксплуатирующий оборудование.

Капитальный нефтепромыслового оборудования осуществляют крупные ремонтные цеха БПО УБР и НГДУ, центральные базы производственного обслуживания (ЦБПО) и ремонтно-механические заводы

Производственная структура ремонтного предприятия определяется составом производственных подразделений -- цехов, участков, рабочих мест и вспомогательных служб.

Участок -- основная производственная единица ремонтного предприятия, где выполняется определенная часть технологического процесса ремонта,- он занимает обособленную производственную площадь предприятия и оснащается специальным оборудованием. Как правило, участок подразделяется на несколько рабочих мест. Различают основные, вспомогательные, обслуживающие и побочные участки ремонтных предприятий

На основных участках выполняются все основные стадии производственного процесса по ремонту оборудования.

К вспомогательным участкам относятся те, которые создают условия для нормальной работы основных участков, например инструментальные

К обслуживающим участком и хозяйствам относятся транс портные и материально-технические склады

Однотипные, взаимосвязанные участки крупного ремонтного предприятия, требующие единого руководства, объединяют в более крупные подразделения -- цеха.

2 Все движущиеся части станка должны быть ограждены.

3 При нижнем положении головки балансира расстояние между траверсой подвески сальникового штока и устьевым сальником должно быть не менее 20 см.

4 При монтаже фундамента необходимо выдержать размеры в соответствии с чертежом.

6 При замене пальцев кривошипа шатун требуется надежно крепить к стойке станка.

7 Осмотр или замену отдельных частей станка необходимо выполнять при остановке и затормаживании станка.

8 Перед пуском станка-качалки необходимо убедиться в том, что станок не на тормозе, ограждения установлены и закреплены и нет посторонних людей в опасной зоне.

9 До начала ремонтных работ на установке привод должен быть отключен, а на пусковом устройстве укреплен плакат: «Не включать - работают люди». На скважинах с автоматическим и дистанционным управлением пускового устройства должен, быть укреплен щит с надписью: «Внимание! Пуск автоматический»

1. Бухаленко Е.И., Абдуллаев Ю.Г. Монтаж, обслуживание и ремонт нефтепромыслового оборудования: Учебник для учащихся профтехобразования и рабочих на производстве.-2-е мзд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1985, 391 с.

2. Аливердизаде К.С. Приводы штангового глубинного насоса. М., «Недра», 1973, 192 с.

3. Теория надёжности: Учеб. для вузов / Острейковский В.А. - М.: Высш. шк., 2003.-463 с.: ил.

Размещено на Allbest.ru