Аналалитический расчёт цепного привода для УСШН

Содержание

Актуальность темы………………………………………………………………..4

Цель курсовой работы…………………………………………………….…........4

Глава 1. Применение цепных приводов для скважинных насосных установок

    1.1.Эффективность примененя ЦП для ШСН…………………………………5

    1.2. Технические средства для осуществления технологического процесса..9

    1.3. Конструкция ПЦ 80-6-1/4 и принцип его               работы…………………………………….…………………………………….......11

     1.4.Проектирование эксплуатации скважин УСШН с цепными приводами………………………………………………………....................…14

Глава 2. .Аналалитический расчёт цепного привода для УСШН.

     2.1.Факторы, характеризующие работу ЦП ШСНУ в эксплуатации нефтяных скважин……………………………………………………………………….......16

     2.2 Методика проектирования УСШН.……………………………………..18

     2.3. Уравновешивание цепных приводов…………………………………...19

Глава 3.Техника безопасности

     3.1. Меры безопасности при использовании привода по назначению……22

     3.2. .Требования безопасности при реализации

 технологического процесса..................................................................................23

Заключение……………………………………………………………………….26

Список использованных источников…………………………………………...27

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Актуальность темы:

С каждым годом увеличивается доля трудно-извлекаемых запасов в общем

нефтяном балансе России. Это обусловлено вступлением большого числа высокопродуктивных залежей и месторождений в позднюю стадию разработки, характеризующуюся интенсивным снижением добычи нефти, резким ростом обводнённости , неблагоприятными качественными характеристиками запасов нефти в залежах .Образующиеся вязкие эмульсии, солеобразование и отложения парафина приводят к снижению коэффициента полезного действия установок скважинных штанговых насосов (УСШН) и отказам оборудования. Для добычи нефти на месторождениях с трудноизвлекаемыми запасами нефтедобывающим предприятиям необходимо затрачивать повышенные финансовые, трудовые и материальные ресурсы, использовать нетрадиционные технологии, специальное оборудование, специальные реагенты и материалы.

       Одним из перспективных направлений снижения затрат при добыче нефти скважинными штанговыми насосами (СШН) является применение в составе УСШН безбалансирных приводов на основе редуцирующих преобразующих механизмов (РПМ), получивших название «цепные приводы».

    В 2001 году успешно проведены  приемочные испытания цепного  привода в Республике Татарстан. В 2003 году, впервые в России, начато  серийное производство на Бугульминском  механическом заводе и масштабное  внедрение их в ОАО "Татнефть". В филиале ОАО АНК "Башнефть" "Башнефть-Уфа" было произведено опытное внедрение четырех цепных приводов БМЗ и десяти приводов производства Нефтекамского завода нефтепромыслового оборудования

Цель курсовой работы : раскрыть эффективность применения ЦП для УСШН

 

 

 

 

 

Глава 1.

Применение цепных приводов для скважинных насосных установок

1.1.Эффективность применения ЦП для ШСНУ

            На месторождениях высоковязкой нефти с осложненными условиями эксплуатации (обводнененность, наличие механических примесей и т. д.) для добычи скважинной продукции в последние годы хорошо зарекомендовали себя штанговые насосные установки (ШСНУ) с наземными цепными приводами (ЦП) . ЦП отличаются меньшим габаритом в отличие от традиционных балансирных станков-качалок (СК). Это делает ее более эффективным при обеспечении работы одной и той же установки ШСНУ с учетом того, что, в СК процесс уравновешивания осуществляется за счет применения специальных тяжелых грузов. Поэтому ЦП менее металлоемкие.

Эффективные применения цепных приводов вместо станков-качалок в данном случае обусловлены обеспечением равномерного движения штанг на преобладающей части хода, снижением их максимальной скорости и, следовательно, пропорциональных скорости сил вязкого трения в подземной части установки. Реализация тихоходных режимов откачки позволяет эксплуатировать малодебитные скважины в непрерывном режиме, снизить нагрузки на штанги и привод, повысить работоспособность штанг за счет уменьшения амплитуды и частоты циклов приложения переменных нагрузок, повысить коэффициент наполнения насоса, снизить затраты электроэнергии на подъем продукции вследствие меньших потерь на преодоление вязкого трения и равномерной загрузки электродвигателя привода. В результате равномерного движения штанг увеличивается в 1,6-1,7 раза предельная производительность насосной установки при откачке высоковязкой продукции, снижается число отказов штанг из-за образования водонефтяной эмульсии, уменьшаются габариты привода и затраты на транспорт, монтаж и обслуживание .

Другим направлением решения задачи обеспечения добычи нефти при наименьших затратах является перевод части скважин, эксплуатирующихся установками электроцентробежных насосов (УЭЦН), на эксплуатацию штанговыми скважинными насосными установками (ШСНУ).

С точки зрения техники и технологии добычи нефти теоретический к.п.д. ШСНУ выше, чем УЭЦН, что при правильном подборе оборудования должно обеспечивать экономию электроэнергии. Применение ШСНУ в скважинах с дебитами до 85 м/сут обеспечивает следующие преимущества по сравнению с использованием УЭЦН :

- возможность гибкого изменения  режима эксплуатации скважины  в зависимости от геолого-технических  условий работы пласта без  подъема глубиннонасосного оборудования  и применения относительно дорогостоящих  и не всегда надежных регулируемых  электроприводов;

- меньшее влияние отложения солей;

- наличие сравнительно недорогих  средств борьбы с отложениями  асфальтосмолопарафиновых веществ  в НКТ (скребки и скребки-центраторы).

В то же время, нередко применение для форсирования отборов скважинных штанговых насосов больших диаметров и увеличение частоты качаний точки подвеса штанг станков-качалок уменьшают эффективность работы и коэффициент эксплуатации оборудования, что не способствует снижению затрат на добычу нефти .

Логичным и естественным решением проблемы представляется увеличение длины хода насоса. При этом возрастает срок его службы, при неизменной скорости откачки уменьшается вероятная частота обрывов штанг и увеличивается коэффициент подачи. Появляются предпосылки эффективного применения ШСНУ вместо УЭЦН в следующих областях :

- эксплуатация штанговыми насосами  глубоких и высокодебитных скважин (в том числе с высоковязкой  продукцией), скважин с дополнительными  эксплуатационными колоннами малого  диаметра без снижения подачи;

- межскважинная перекачка пластовой воды для поддержания пластового давления. Однако практическая реализация длинноходовых режимов откачки при помощи станков-качалок затруднена из-за резкого роста габаритов, металлоемкости и цены станка-качалки при увеличении длины его хода. Эти недостатки присущи кинематической схеме преобразующего механизма станков-качалок и не могут быть устранены совершенствованием конструкции.

Опыт работы показывает, что в интервале дебитов жидкости 20-85 м/сут могут использоваться как УЭЦН, так и ШСНУ, причем область рационального применения последних, как правило, ограничена дебитами 50-60 м/сут и требует уточнения для конкретных налоговых условий, цены на нефть и др.

Оптимальным вариантом обеспечения режимов откачки скважинных штанговых насосов с длиной хода 6-7 м признано использование безбалансирных приводов с редуцирующими преобразующими механизмами с гибкими звеньями.

Установки с цепным приводом характеризуются следующими отличительными особенностями :

- постоянная скорость движения  точки подвеса штанг на преобладающей части хода, которая при этом в 1,6-1,7 раза меньше максимальной скорости штанг за цикл у балансирных СК;

- наличие у преобразующего механизма  редуцирующих свойств, вследствие  этого для обеспечения одинаковой  с СК технической характеристики  ПЦ требуется редуктор с меньшим передаточным отношением и крутящим моментом (в 5-8 раз);

- меньшая по сравнению с балансирными  СК зависимость полной массы  и габаритов ПЦ от длины  хода ТПШ;

- редуцирующие свойства преобразующего механизма позволяют без усложнения конструкции обеспечить тихоходные режимы откачки в широком диапазоне изменения скорости;

- спокойные длинноходовые режимы  откачки снижают динамические  и гидродинамические нагрузки  на штанги и привод, число аварий  со штангами, износ штанг и  труб, увеличивают коэффициент наполнения насоса и срок службы устьевого сальника, улучшают показатели при откачке продукции с повышенным газосодержанием и высокой вязкостью;

- сокращение энергетических затрат  на подъем продукции из скважин;

- повышение коэффициента использования мощности за счет равномерной загрузки электродвигателя цепного привода.

Перечисленные особенности дают возможность при использовании ПЦ обеспечить такие эксплуатационные преимущества, как теоретически идеальное уравновешивание, равномерная загрузка электродвигателя и увеличение коэффициента использования мощности .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.2.Технические средства для осуществления технологического процесса.

        Для приведения в действие СШН при осуществлении технологического процесса с использованием длинноходовых цепных приводов ПЦ 80-6-1/4. С технологической точки зрения все цепные приводы имеют следующие особенности:

-фиксированную длину хода;

-реверсивный редуцирующий преобразующий механизм, совмещенный с частью уравновешивающего груза фиксированной массы;

-благоприятный закон движения  штанг с равномерной скоростью  на большей части хода и  относительно низкой частотой  качаний;

-максимальную скорость штанг  в 1,7 раза меньше, чем у балансирных аналогов при равной частоте качаний;

-при ремонте скважины откатываются от устья на необходимое расстояние 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 — цепной привод, 2 — канатная  подвеска, 3 — устьевой шток, 4 —  сальник, 5 — устьевая арматура, 6 — колонна НКТ, 7 — колонна  штанг, 8 — скважинный насос, 9 — станция управления, 10 — основание

 

Рисунок 1 — Схема УСШН с цепным приводом

1.3. Конструкция ПЦ 80-6-1/4 и принцип его работы.

 Цепные приводы ПЦ 80-6-1/4

            Технические характеристики привода ПЦ 80-6-1/4:

Максимальная нагрузка в точке подвеса штанг, кН 80

Номинальная длина хода точки подвеса штанг, м 6,0

Наибольший допускаемый крутящий момент на тихоходном валу редуктора, кН………………………………………………………………………….16

Передаточное отношение редуктора 50

Кинематический параметр преобразующего механизма 17

Частота качаний, мин-1 1,0 — 4,0

Габаритные размеры привода (с основанием), м:

высота 10,2

длина 6,5

ширина 2,4

Минимальная масса противовеса, кг…………………………………1800

Максимальная масса противовеса, кг 6000

Полная масса привода (с основанием), кг 17300

Мощность электродвигателя, кВт до 22

Кинематическая схема реверсирующего редуцирующего преобразующего механизма привода ПЦ 80-6-1/4 показана на рисунке 2, общий вид привода — на рисунке 3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 2 — Кинематическая схема преобразующего механизма

привода ПЦ 80-6-1/4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 — корпус; 2 — электродвигатель; 3 — редуктор; 4 — муфта; 5 — узел  нижней звездочки; 6 — узел верхней  звездочки; 7 — уравновешивающий

груз; 8 — каретка; 9 — цепь; 10 — барабан; 11 — тормоз ; 12 — ручной привод; 13 — грузовая лента; 14 — подвеска; 15 — клиноременная передача; 16 — основание; 17 — станция управления; 18 — пост управления; 19 — стяжка; 20 — технологический упор (шкворень); 21 — выдвижная штанга; 22 — люк; 23 — гайки; 24 — двери; 25 — кран сливной

                   Рисунок 3 — Общий вид привода ПЦ 80-6-1/4

Принцип работы ПЦ УСШН.

Привод включает корпус 1, электродвигатель 2, редуктор 3, муфта 4, узлы нижней и звездочки 5, узел верхней звездочки 6, уравновешивающий груз 7, каретка 8, цепь 9, барабан 10, тормоз 11, ручной привод 12, грузовая лента 13, подвеска устьевого штока 14, клиноременная передача 15, основание 16, станция управления 17, пост управления 18, стяжка 19, шкворень 20. Передача крутящего момента от электродвигателя осуществляется клиноременной передачей с возможностью изменения частоты качаний путем замены шкивов на редукторе. Корпус представляет собой сварную металлоконструкцию, в которой перемещается уравновешивающий груз 7, соединенный грузовой лентой 13 через барабан 10 с подвеской устьевого штока 14. Кроме того, в корпусе размещен также реверсирующий редуцирующий преобразующий механизм с гибким звеном, который включает в себя звездочки 5 и 6, замкнутое гибкое звено — тяговую однорядную цепь 9, а также каретку 8. которая имеет возможность перемещения в специальной полости уравновешивающего груза.

     Крутящий момент от электродвигателя 2 через клиноременную передачу 15, редуктор 3, муфту 4 и нижнюю звездочку 5 передается на цепь 9, посредством скалки соединенную с кареткой 8 и уравновешивающим грузом 7. Цепь с кареткой преобразуют вращательное движение звездочки в поступательное движение груза