УДК 622.276.5.05.004.6

Кязимов И.Н.

НИИ «Геотехнологические проблемы нефти, газа и химии»

РАЗРАБОТКА КОМПЕНСАТОРОВ СМЕЩЕНИЙ ОСЕЙ УСТЬЕВОГО ШТОКА И КАНАТНОЙ ПОДВЕСКИ СТАНКА-КАЧАЛКИ

Аннатация. Известно, что при монтаже станка-качалки в силу многих причин не обеспечивается соосность устьевого штока с точкой подвески колонны штанг к головке балансира. В данной работе представлены конструкции компенсаторов устраняющие этот недостаток.

Ключевые слова. Скважинные штанговые насосные установки, компенсаторы, устьевой шток, сальник

Одним из условий обеспечения высокой безотказности наземного оборудования скважинных штанговых насосных установок (СШНУ) является обеспечение герметичности узла устьевой шток-устьевой сальник, нарушение которой не только является отказом установки, но и приводит к загрязнению окружающей среды. Этому способствуют неточности сборки и монтажа СШНУ на устье скважины. При монтаже станка-качалки в силу многих причин не обеспечивается соосность устьевого штока с точкой подвески колонны штанг к головке балансира [1,2]. В связи с этим в требованиях к точности монтажа станка-качалки на точке применения допускается определенное несовпадение осей в пределах круговой координаты [3].

В табл.1.приведены допустимые значения пересечение оси устьевого штока с плоскостью основания станка-качалки при любом положении проекция точки подвеса штанг на плоскость основания станка-качалки при любом положении балансира. Как видно, пересечение оси устьевого штока с плоскостью основания станка-качалки при любом положении балансира допускается в пределах окружности диаметром от 10 мм (СК2) до 30 мм (СК10…СК20).

Таблица 1.

Требования к точности сборки и монтажа станков-качалок.

Типоразмер станки-качалки	Наибольшая допускаемая нагрузка на устьевой шток, кН	Номинальные длины ходов устьевых штоков, м	Пересечение оси устьевого штока с плоскостью основания станка-качалки при любом положении балансира, диаметром, мм
СК2-0,6-250	20	0,3; 0,45; 0,6	10
СК3-1,2-630	30	0,6; 0,75; 0,9; 1,05; 1,2	12
СК4-2,1-1600	40	0,9; 1,2; 1,5; 1,8; 2,1	20
СК5-3-2500	50	1,3; 1,8; 2,1; 2,5; 3,0	20
СК6-2,1-2500	60	0,9; 1,2; 1,5; 1,8; 2,1	20
СК8-3,5-4000	80	1,8; 2,1; 2,5; 3,0; 3,5	25
СК12-2,5-4000	120	1,2; 1,5; 1,8; 2,1; 2,5	25
СК8-3,5-5600	80	1,8; 2,1; 2,5; 3,0; 3,5	25
СК10-3-5600	100	1,5; 1,8; 2,1; 2,5; 3,0	25
СК10-4,5-8000		2,3; 2,7; 3,3; 3,9; 4,5	30
СК12-3,5-8000	120	1,8; 2,1; 2,5; 3,0; 3,5	30
СК15-6-12500	150	3,0; 3,5; 4,5; 5,2; 6,0	30
СК20-4,5-12500	200	2,3; 2,7; 3,3; 3,9; 4,5	30

Наличие подобных смещений создает изгибающие моменты в пределах круговой координаты и резко снижает работоспособность пары устьевой шток- устьевой сальник. Наряду с этим, из-за изгиба устьевого штока при его возвратно- поступательных движениях, имеет местo износ (и разрушение) насосно- компрессорных труб и соединительных штанговых муфт вследствие трения их между собой. В результате дополнительно возрастают расходы на обслуживание и подземный ремонт скважин, оснащенных СШНУ.

Имеются ряд разработок, направленных на компенсацию отмеченных смещений осей. Среди них наибольший интерес представляет устьевой компенсатор «Сургут» [4]. Он предназначен для соединения канатной подвески балансира станка- качалки с колонный штанг и одновременного устранения изгибания устьевого штока при его возвратно-поступательных движениях. Однако, данный компенсатор имеет сложную конструкцию, чрезмерно насыщенную шарнирными соединениями, упорными подшипниками и недостаточно надежными стопорными устройствами.

С учетом отмеченного было создана простейшая конструкция компенсатора с жесткой связью для значительного снижения величины несовпадения осей устьевого штока и канатной подвески балансира станка-качалки (рис.1), в которой величина эксцентриситета установочных элементов (4) может создаваться индивидуально к каждой скважине или к группе скважин.

Рис. 1. Устьевой компенсатор с жесткой связью, изготавливаемый на конкретную величину эксцентриситета: 1, 2-полукорпуса; 3, 4-соединительные полумуфты; 5, 6, 7-крепежные детали.

Рис.2 Устьевой компенсатор с шарнирной связью

1, 2 - полукорпуса; 3, 13 - шаровые пальцы; 4, 12 - уплотнители;

5, 6, 9, 10 - вкладыши; 7, 8 - пружины; 11 - крепежные детали

Учитывая простоту конструкции и высокую надежность данного компенсатора, это решение на наш взгляд является наиболее приемлемым для скважин с превышением допустимых величин эксцентриситета.

При установке «компенсатора» предварительно с помощью отвеса, определяется направление эксцентриситета в пределах круговой координаты. Далее поворотом полукорпусов (1, 2) до совпадения ближайших крепежных отверстий выявляется наиболее благоприятное расположение «компенсатора». Затем устанавливаются крепежные детали полукорпусов (5, 6, 7) и затягиваются контргайки крепления полумуфт (3,4).

Для расширения возможностей «компенсатора» была создана конструкция с шарнирной связью с использованием шаровых пальцев рулевой трапеции большегрузных автомобилей. При установке на скважине, с учетом круговой координаты эксцентриситета, данного компенсатора под действием пары сил происходит в определенном диапазоне автоматическое уменьшение величины эксцентриситета до допустимой величины.

Стендовые испытания с превышением статической нагрузки в 1,5…..3,0 раза, а также испытания в промысловых условиях подтвердили высокую эффективность и надежность данных «компенсаторов».

Литература

1. Бабаев С.Г. Надежность нефтепромыслового оборудования. М., Недра, 1987. – 264 с.

2. Бабаев С.Г., Габибов И.А., Керимова Л.С. Обеспечение точности функционирования нефтепромыслового оборудования. Баку, изд. АГНА, 1994. – 113 с.

3. Кязымов . И.Н. Статический анализ взаимного расположения подвески штанг и устья скважины. Ученые записки НИИ ГПНГ и Х. Том Х. Баку, 2009. – С.
4. Каталог продукции. Компенсатор http://komitt.ru/catalog/6/6).