Нефтепромысловые машины и механизмы

III группа — зазор 120—170 мк (слабая посадка) для очень вяз­ кой нефти и малой высоты подъема жидкости.

Клапаны. Клапаны глубинных штанговых насосов, как всасы­ вающие, так и нагнетательные, выполняют шариковыми (рис. 41).

Рис. 41. Клапанные узлы глубинных насосов.

Седло клапана изготовляют из нержавеющей стали и подвергают за­ калке, придавая ему высокую твердость, но ниже твердости шара для возможности пригонки их друг к другу. Герметичности прилегания

Рис. 42. Узел замковой опоры.

шара к седлу придают особое значение, так как малейшая неплот­ ность приводит к промывке и быстрому разрушению клапана. Для достижения герметичности клапана шар тщательно притирают к седлу и герметичность проверяют при помощи вакуум-прибора.

Клетка клапана, в которой помещается шарик, имеет три окна для

протока жидкости.

Клапанный узел Костыченко (рис. 41, г), применяемый на промыслах Азербайджана, отличается конструкцией седла и формой

рабочей фаски под шар.

Клапанные узлы и детали унифицированы; в одних насосах их используют как всасывающие, в других — как нагнетательные в со­

ответствии с их размерами. - Замковая опора. Замковая опора — это устройство, на котором

вставной насос подвешивается в колонне насосных труб (рис. 42). Опорное кольцо для большей износо- и коррозионностойкости изготовляют из нержавеющей легированной стали 3X13, а для при­

дания твердости подвергают термической обработке.

§ 22. Подача штанговой насосной установки

Теоретическая подача глубинного насоса определяется объемом,, описываемым плунжером при его перемещении в цилиндре. Если обозначить диаметр плунжера через D (в м), длину хода через S (в м)7 число двойных ходов в минуту через п и плотность откачиваемой жидкости через Q (т/м3), получим теоретическую подачу насоса в т/сутки

QT = Q Sn-QO- 24. (1.37)

Однако фактическая подача меньше теоретической. К причинам* снижающим подачу насоса и зависящим от насоса, относятся утечки жидкости через зазор между плунжером и цилиндром и через не­ плотность нагнетательного клапана, из-за несвоевременного закры­ тия клапанов, потери от засасывания газа, несоответствия скорости перемещения плунжера скорости протекания нефти через всасываю­ щий клапан и др. Эти потери, происходящие в самом насосе, учи­

Однако фактическая подача жидкости на поверхность может быть значительно меньше объема жидкости, поступающего в цилиндр насоса, вследствие потерь жидкости от негерметичности насосных тРуб, устьевого оборудования, всасывающего клапана, а также по­ терь от упругого удлинения и сокращения насосных труб и штанг* в результате чего истинная длина хода плунжера насоса отличается от длины хода точки подвеса штанг. Так как определить коэффи­ циент наполнения насоса не всегда возможно, то обычно о работе насоса судят по к о э ф ф и ц и е н т у п о д а ч и н а с о с а , учи­ тывающему все потери в установке и представляющему собой отно­

шение фактической подачи глубинного насоса к его теоретической подаче:

Второй член правой части уравнения определяет потерю длины хода плунжера вследствие упругих деформаций штанг и труб от действия статических сил при работе насоса. Рассмотрим подроб­ ней этот вопрос.

Статические нагрузки Р ст, действующие в точке подвески колонны штанг к балансиру станка-качалки или на сальниковый шток, сла­ гаются из веса штанг Рши веса столба жидкости Рщ, действующего на плунжер насоса, и сил трения Р Тр плунжера в цилиндре и штанг о трубы.

При ходе плунжера вверх получим

-Рст Ршт Р Ж "Ь -Ртр*

Принимая длину колонны штанг L равной глубине до динами­ ческого уровня Н и пренебрегая силами трения Р т, получим

Рст — k q m^ L -f- qm Ly

где

Здесь к — коэффициент, учитывающий потерю веса штанг в жидкости; ум и уж — удельный вес металла штанг и жидкости в кГ/м3; qmт — вес 1 м штанг в кГ; qm — вес 1 м столба жидкости при основании F , равном поперечному сечению плунжера, в м2.

Колонна штанг постоянно растянута под действием собственного веса, равномерно распределенного по всей длине.

По закону Гука удлинение Д£шт колонны штанг пропорцио­ нально растягивающей силе Ршт и длине колонны L и обратно

пропорционально площади поперечного сечения штанг /шт и модулю

упругости Е.

Учитывая, что удлинение от веса штанг, равномерно распре­ деленного по всей колонне, равноценно удлинению от половины веса штанг, приложенного к концу колонны, будем иметь по закону

вниз колонна штанг разгружается от веса столба жидкости и сокра­ щается, а колонна труб нагружается весом столба жидкости и удли­ няется. Эти изменения длин колонн штанг и труб вызывают несоот­ ветствие длины хода плунжера насоса длине хода сальникового штока.

На схеме (рис. 43) упругих удлинений и сокращений штанг и труб от периодически действующего веса столба жидкости в поло­ жении А плунжер находится в конце хода вниз, когда точка под­ веса штанг прошла путь S . Нагнетательный клапан открыт, и вес столба жидкости передается на всасывающий клапан, укрепленный на трубах; в результате этого трубы получили добавочное (к дей­ ствию собственного веса) упругое удлинение.

Положение Б соответствует началу хода плунжера вверх, когда нагнетательный клапан закрывается, вес столба жидкости пере­ дается на плунжер и штанги получают упругое удлинение, соответ­

§ 23. Ремонт, хранение и транспортировка глубинных насосов

Нормальная работа глубинного насоса в скважине в значительной мере зависит от его исправности; нарушение его нормальной работы происходит вследствие дефектов в насосе или применения его без учета условий, в которых он должен работать. Учитывая, что подъем насоса из скважины для устранения неисправностей связан со зна­ чительной затратой времени и остановкой работы скважины, каж­ дый новый или бывший в употреблении насос, поступающий в про­ мысловую мастерскую, должен быть до спуска в скважину тщательно проверен. Для насосов, бывших в употреблении, необходимо опреде­ лить, могут ли они быть повторно использованы или подлежат пред­ варительному ремонту.

В промысловых мастерских выполняют в основном мелкий и сред­ ний ремонт, т. е. восстанавливают изношенные детали или заменяют их новыми. При этом имеется в виду, что ремонт производят без разборки цилиндра, так как эта работа относится к категории капи­ тального ремонта. Ремонт цилиндра, требующий его разборки и смены втулок, связан с применением специальных приспособлений и контрольно-измерительных приборов, поэтому в промысловых ре­ монтных мастерских может производиться только персоналом соот­ ветствующей квалификации при наличии необходимых приспосо­ блений и приборов.

К работам, производимым в промысловых мастерских, относятся смена шарика и седла, клетки и других деталей всасывающего и нагнетательного клапанов. Иногда заменяют плунжер и целиком узел клапана. При каком-либо дефекте в теле патрубка-удлинителя или негерметичности резьбы патрубок заменяют. Кроме того, за­ меняют седло конуса и наконечник-конус. Если отсутствуют запас­ ной клапан и седло конуса с конусом, то восстанавливают старые детали. У вставных насосов дополнительно заменяют или ремон­ тируют посадочный конус, шток и детали узла замковой опоры. Мастерские, в которых производят ремонт глубинных насосов, долж­ ны иметь соответствующее оборудование и приспособления. К ним относятся верстаки с тисками и трубными зажимами и набором мед­ ных и деревянных плашек, ванны для мытья и сушки деталей, ме­ таллические щетки, обтирочные салфетки, штанги для очистки и смазки цилиндров, кисти для смазки деталей, масляный шприц и бак для масла, рым-штанга, пирамида для хранения плунжеров, стеллаж для храпения насосов, приспособления для притирки шари­ ков и седел, для проверки герметичности клапана и др.

Проверку и ремонт насосов НГН1 и НГН2, находившихся в ра­ боте, осуществляют следующим образом. Насос кладут одним кон­ цом на стойку, а другим — в трубный зажим. Поверхностным осмот­ ром проверяют, нет ли вмятин у кожуха и не искривлен ли патрубок. На резьбу клетки верхнего нагнетательного клапана навинчивают

силовым насосом жидкость проталкивает агрегат и запрессовывает его в седло. В результате этого рабочая жидкость направляется по каналам в гидравлический двигатель и приводит его в действие. Отработанная в двигателе и откачиваемая насосом из скважины

Рис. 45. Схема установки гидропоршневого насоса.

^ 7 v nn i^ eM насоса; 11 — Работа насоса; 1 — трубопровод к товарным емкостям; 2 — емкости о п™Ранения и отстоя Рабочей жидкости; з — всасывающий трубопровод; 4 — силовой насос

T D v ^ i^ J ? ^ ? roaTejieM; 5 — контрольно-регулирующ ие приборы; 6 — трап; 7 — выкидной туу^щ ровод, 8 — напорный трубопровод; 9 — оборудование устья скважины; 10 — колонна

ла^Дтв^ас0СН0”к0М11РесС0РНЬ1Х труб; 11 — колонна 4'' насосно-компрессорных труб; 12 — об-

*0JL0HHa; 13 — седло гидропорш невого насоса; 14 — гидропорш невой насос; 15 — садочный конус с муфтой; 16 — обратный клапан седла; а — рабочая жидкость; б — добы­

ваемая жидкость; в — смесь отработанной и добытой жидкостей