Рис. 1.1 Балансирний верстат-качалка

До складу верстата-качалки (рис. 1.1) входять наступні основні вузли: рама із стійкою, балансир з опорою та противагами, два шатуни, два кривошипи з противагами, редуктор, клинопасова передача, гальмо, злектродвигун, канатна підвіска сальникового штока.

Одним з недоліків балансирних верстатів-качалок є їх велика маса. Це зумовлює необхідність спорудження масивного фундаменту, спорудження якого є достатньо складним і трудомістким, особливо в районах Західного Сибіру, Крайньої Півночі, на морських промислах, затоплюваних територіях, районах із заболоченими або сипучими ґрунтами.

2. Одним із способів спрощення конструкцій верстата-качалки, зменшення його маси, є відмова від використання балансира.

Переміщення колони насосних штанг при безбалансирних верстатах-качалках забезпечується за допомогою гнучкої ланки — декількох канатів, що сполучають кривошипи редуктора з канатною підвіскою гирлового штока. Кривошипи безбалансирних верстатів-качалок мають V- образну форму, що забезпечує зрівноваження приводу.

Рис. 1.2 Безбалансирний верстат-качалка

Безбалансирній верстат-качалка (табл. 1.1) складається з рами 1, стійки 2, канатних шківів 3, кривошипів з противагами 4, траверси з шатунами 5, редуктора 6, гальма 7, клинопасової передачі із електродвигуном 8, підвіски 9 гирлового штока. Гирлове устаткування використовується таке ж, що й в балансирних верстатах-качалках. Фундамент безбалансирних верстатів-качалок аналогічний фундаменту балансирних ВК (рис. 1.2). Основні вузли приводів — редуктор, гальмо, канатна підвіска, вузол кріплення електродвигуна, противаги — уніфіковані з балансирними верстатами-качалками.

Зрівноважування безбалансирних верстатів-качалок — роторне, здійснюється переміщенням вантажів, встановлених на кривошипах з однієї сторони.

3. У балансирному приводі ШСНУ використовується також пневматичне зрівноваження. При цьому, як правило, балансир виконується у вигляді одноплечого важеля.

Пневматичне зрівноваження здійснюється за рахунок зміни об’єму й тиску стислого повітря, що знаходиться в циліндрі, поршень якого кінематично пов'язаний з балансиром верстата.

Застосування пневматичного циліндра замість противаг й одноплечого балансира замість двохплечого дозволяє зменшити масу установки, поліпшити умови роботи редуктора.

Зрівноважуючий пристрій складається з циліндра, всередині якого знаходиться поршень з штоком, й ресивера. Для поповнення системи стиснутим повітрям передбачений компресор. Для зменшення втрат повітря у ряді конструкцій застосований гідравлічний затвор. Як ресивер може використовуватися кожух зрівноважуючого пристрою. При переміщенні балансира вниз повітря, що знаходиться в ресивері, під початковим тиском стискається й накопичує потенційну енергію, яку віддає при ході балансира вгору.

Рис. 1.3 Безбалансирний верстат-качалка з пневматичним зрівноважуванням

Пневматичне зрівноваження застосовується в основному на потужних установках (мал. 1.4, табл. 1.2). Його недоліки (складність, мала надійність, Таблиця 1.2 - Основні параметри верстатів-качалок з пневматичним зрівноважуванням

Довжина ходу, м | Вантажопідйомна сила, кН | Маса, т | Довжина ходу, м | Вантажопідйомна сила, кН | Довжина ходу, м

1,60 | 85 | 5,2 | 3,6 | 153 | 14,0

1,85 | 112 | 6,6 | 6,0 | 210 | 27,0

2,15 | 125 | 8,1 | 7,5 | 210 | 43,0

3,00 | 136 | 11,2 | 7,5 | 250 | 49,0

необхідність ретельного нагляду) компенсуються суттєвими перевагами – можливістю експлуатації глибоких свердловин відносно легкими верстатами, а також простотою зрівноваження при зміні режиму роботи установки.

1.2 Вибір штангового насоса та верстата-качалки

Вихідні дані для розрахунку:

глибина спуску насоса L=1700 м;

дебіт Q=15 м3/добу;

густина флюїда =860 кг/м3.

Використовуючи діаграму Адоніна за дебітом свердловини і глибиною спуска насоса визначаємо діаметр плунжера насоса і типорозмір верстата-качалки. Відповідно вибираємо насос діаметром d=28 мм, тип верстата-качалки – 6СК-6-2,1-2500. Вибираємо насос вставний НСВ1Б-29-25-25.

1.3 Конструкція та технічні дані вибраного штангового насоса та верстата-качалки

Насос НСВ1Б-29-25-25 – вставний, одноступінчастий, одноплунжерний із безвтулочним циліндром і замком вгорі; діаметр плунжера d=29 мм; максимальна довжина ходу 2500 мм; ідеальна подача 23,8 м3/добу; напір 2500 м; довжина плунжера 1800 мм; різьба Ш19; зовнішній діаметр 48,2 мм; довжина 5850 мм; маса 47 кг.

Свердловинні насоси виконання НСВ1Б (мал. 1.4) призначені для відкачування з нафтових свердловин малов'язкої рідини із змістом механічних домішок до 1,3 г/л і вільного газу на прийомі насоса не більше 10%. Характеризуються підвищеною міцністю, зносостійкістю і транспортабельністю в порівнянні з насосами із циліндрами виконання ЦС (втулковими)..

Насос складається з без втулкового (суцільного) циліндра виконання ЦБ, на нижній кінець якого нагвинчений здвоєний всмоктуючий клапан, а на верхній кінець — замок, плунжера виконання П1Х, рухомо розташованого всередині циліндра, на різьбові кінці якого нагвинчують: знизу — здвоєний нагнітальний клапан, а зверху — клітку плунжера. Для приєднання плунжера до колони насосних штанг насос забезпечений штоком, що нагвинчений на клітку плунжера

Рис. 1.4 Свердловинний насос НСВ1Б-29-25-25:

1 – замок; 2 – плунжер; 3 – упор; 4 – контргайка; 5 – клітка плунжера; 6 – циліндр; 7 – нагнітальний клапан; 8 – всмоктувальний клапан.

і закріплений контргайкою. У розточці верхнього перевідника циліндра розташований упор, впираючись на який, плунжер забезпечує зрив свердловинного насоса з опори. Клапани насосів комплектуються парою «сідло— кулька» виконання КБ або К.

Свердловинний насос спускається на колоні насосних штанг в колону насосно-компресорних труб і закріплюється в опорі.

Принцип роботи насоса полягає в наступному. При ході плунжера вгору в міжклапанному просторі циліндра створюється розрідження, за рахунок чого відкривається всмоктуючий клапан і відбувається заповнення циліндра. Подальшим ходом плунжера вниз міжклапанний об'єм стискається, за рахунок чого відкривається нагнітальний клапан і рідина, що потрапила в циліндр, перетікає в зону над плунжером. Періодично здійснювані плунжером переміщення вгору і