Research & Production Company Chelninsky Pumping Plant, OOO (Ltd.)

  • Разработка и внедрение нефтегазового оборудования
  • Разработка и внедрение нефтегазового оборудования

Дифференциальный тихоходный привод нового образца

Проблемы малодебетных скважин и решение. Многие месторождения России перешли в позднюю стадию разработки, с малодебитным и периодическим фондом скважин. Недоборы на периодическом фонде составляют от 60 до 170 тонн/год, происходят вредные пусковые нагрузки на электродвигатель и редуктор, запарафинивание глубинного оборудования, повышаются затраты на ее добычу. Компания ООО «НПО ЧНЗ» предлагает применить дифференциальный тихоходный привод с целью повышения КИН, исключения недобора и увеличения добычи, уменьшения удельных энергозатрат, увеличения МРП. 

Область применения и результат

Применение дифференциального тихоходного привода эффективно на скважинах с периодическим режимом работы на малодебитных, и на скважинах с высоковязкой нефтью.

1. За счет снижения числа качаний до любого необходимого значения станок-качалка переводится на круглосуточный режим работы.

2. Увеличение дебита.

3. Уменьшение удельного электропотребления.

4. Привод снижает скорость подъема колонны штанг вверх в 1.5 -2 раза к ходу вниз, обеспечивая снижение нагрузок на колонну штанг, на электродвигатель и редуктор, увеличивая коэффициент наполнения насоса.

5. Снижение вероятности обрыва штанг.

6. Оптимальная выработка нефтяного пласта.

7. Увеличение МРП в 2 и более раза.

8. Возможность использования насосных штанг с меньшими диаметрами. 

ОПИ в ОАО «Татнефть» и в ОАО «Удмуртнефть»

Начало опытно - промышленных испытаний с 2010 года.

ОАО «Татнефть»: 

НГДУ «Елховнефть» №1333, 2476, 3214
НГДУ «Ямашнефть» скважина № 7929
НГДУ «Нурлатнефть» скважина № 9511, 8755

ОАО «Удмуртнефть»:

НГДУ «Гремиха» № 221, 236

Эксплуатация диффиренциального тихоходного привода

Максимальная наработка двух приводов 1333, 2476 составляет 9 лет. Наработка приводов 7929, 9511, 8755, 3214 установленных в 2013 г. составляет 6 лет. Поломок в работе приводов не было.

В ОАО «Татнефть» на сегодняшний день привода установлены на скважинах:

НГДУ «Ямашнефть» скважина № 7929
НГДУ «Елховнефть» скважина № 2476, 3214

НГДУ «Нурлатнефть» скважина № 9511, 8755
НГДУ «Азнакаевнефть» скважина № 4591

Результаты оптимизации работы периодическогофонда скважин путем применения дифференциальных тихоходных приводов ООО «НПО ЧНЗ»

Сравнительная характеристика

По данным компании «Татнефть» - скважина №1333

Сравнительная характеристика

По данным компании «Удмуртнефть» - скважина №236

Возможно применение дистанционного управления для изменения числа качаний

Выводы

Вариант исполнения привода, с одинаковой скоростью движения колонны штанг вверх и вниз, без дополнительных кривошипов и шатунов

Схема, механизмы и принцип работы 

На рис.1 схематично изображен станок качалка с установленным новым приводом. Глубинно-насосная штанговая установка содержит стойку 1, балансир 2, насосные штанги 3, привод 4, в составе которого электродвигатель 5, редуктор 6, дифференцальный механизм 7, генерирующий возвратно -поступательные движения с разной скоростью противоположных ходов.

Основой дифференциального механизма 7 (см. рис.2) является внешнее центральное колесо 8, внутреннее центральное колесо 9 и сателлит 10. Варианты исполнения дифференциального механизма, а также варианты исполнения и взаиморасположение центральных колес и сателлита могут быть различными. К внешнему центральному колесу 8 и к сателлиту 10 подсоединены два шатуна 11 и 12. Другими концами шатуны 11 и 12 соединены с балансиром 2.

Принцип работы

Электродвигатель 5 (рис.1), через редуктор 6, вращает внутреннее центральное колесо 9 (рис.2), которое в свою очередь будет вращать вокруг себя сателлит 10. Сателлит, при движении вниз, когда шатуны 11 и 12 находятся по разные стороны от внутреннего центрально колеса 9, будет увлекать вниз за собой и шатуны. При этом шатун 11 будет заставлять вращаться внешнее центральное колесо 8. Когда сателлит при достижении нижней точки вращения начинает двигаться вверх, шатуны тоже движутся вверх. Шатун 11 при этом заставляет вращаться внешнее центральное колесо 8 в другую сторону от первоначального направления вращения.

Так как сателлит получает вращательное движение вокруг внутреннего центрального колеса 9 из-за контакта с внешним центральным колесом 8, то при движении сателлита вниз получается снижение, а при движении вверх – увеличение скорости вращения сателлита из-за колебательного вращения внешнего центрального колеса 8.

Таким образом, при движении сателлита вниз, его скорость вращения вокруг внутреннего центрального колеса 9 получается меньше, чем при движении сателлита вверх. Так как шатуны другими концами соединены с балансиром 2, то и балансир будет делать колебательные движения в разные стороны с разной скоростью. Непроизводительное подготовительное движение насосных штанг 3 вниз будет происходить быстрее, а их движение вверх медленнее.

Новый привод можно применить вместо штатного привода как для находящихся в эксплуатации станковкачалок без существенных изменений их конструкций, так и на вновь изготавливаемых станках-качалках.

Монтаж и текущий ремонт

1 Установка привода

1.1 Поставьте привод на раму станка-качалки, так чтобы совпали крепежные отверстия, закрепите болтами или шпильками соответствующего размера.

1.2 При помощи 2-х кранов (одним поднимая шатун привода, а другим – кривошипы) установите шатуны на траверсу балансира симметрично плоскости качания и параллельно друг другу и закрепите шпильками.

1.3 Произведите электромонтаж двигателя. Направление вращения выходных валов должно соответствовать РЭ.

1.4 Проверьте наличие масла и выполните п.3.1.4 РЭ (заправка маслом).

2 Установка штатных кривошипов 2.1 Краном подведите кривошип (конец его должен быть направлен вниз) посадочным отверстием к валу.

2.2 Включите привод и создавая краном небольшую осевую подачу кривошипа насадите его на вал. Не закрепляя кривошип на валу, насадите на противоположный вал второй кривошип (аналогично).

2.3 Остановите вращение вала в положении совпадения шпоночных пазов валов со шпоночными пазами кривошипов и установите шпонки. Установите торцевые шайбы, затяните клеммовые крепления кривошипов.

2.4 Краном поднимите тяжелый конец балансира (со стороны траверсы) до нужного положения (чтобы соединить башмаки шатунов с нижними головками шатунов).

2.5 Соедините башмаки шатунов с нижними головками шатунов.

3 Установка и регулировка тормоза

3.1 Установите штатный тормоз на стойку. (Для ПД-6 не выполнять, т.к. он имеет свой тормоз).

3.2 Отрегулируйте его так, чтобы при затягивании колодки равномерно прилегали к тормозному шкиву, а при откручивании – полностью освобождали шкив.

3.3 Стойку рукоятки тормоза при необходимости перенесите в другое место.

3.4 Включите привод и убедитесь в его нормальной работе. Произведите отключение и торможение. Убедитесь в надежности тормоза.

4 Соединение головки балансира с колонной штанг

4.1 Включите привод и остановите в положении, когда головка балансира опущена. Зафиксируйте положение тормозом.

4.2 Зацепите петлю каната колонны штанг за головку балансира.

4.3 Включите привод и остановите в положении, когда головка балансира поднята. Зафиксируйте положение тормозом.

4.4 Снимите с колонны штанг удерживающее устройство.

4.6 Включите привод и убедитесь в его нормальной работе под нагрузкой.

5 Установка противовесов

5.1 Включите привод, замерьте силу тока в электроцепи двигателя при подъеме и опускании колонны штанг. При отличии максимальных значений в том и другом направлении более 10% необходимо уравновесить нагрузку противовесами.

5.2 Перед установкой противовесов включите станок – качалку, остановите его в положении, когда кривошипы направлены горизонтально. Зафиксируйте выбранное положение тормозом.

5.3 Установите краном противовесы на кривошипы. Место установки и закрепления противовесов определите по соответствующей методике уравновешивания станка-качалки.

5.4 Включите привод, замерьте силу тока в электроцепи двигателя при подъеме и опускании колонны штанг. При отличии максимальных значений в том и другом направлении более 10% проведите корректировку положения противовесов.

5.5 Когда станок-качалка будет уравновешен удалите с него посторонние предметы, инструменты, загрязнения.

5.6 Включите привод и наблюдайте в течении 30 мин.

5.7 Выключите привод и ощупайте руками места подшипников узлов входного и промежуточного валов рядного редуктора для определения степени нагрева (существенного нагрева быть не должно).

5.8 Проверьте натяжение ремней (прогиб каждого ремня должен быть 10-15 мм при нажиме усилием 10 кгс в середине между шкивами).

Возможные неисправности и способы их устранения

Сведения о приведенных в приводе подшипниках

Схематическое отображение дифференциального привода

Техническое обслуживание

Виды содержание ТО

При возникновении посторонних шумов, вибраций, утечек масла, ослабления резьбовых соединений необходимо выяснить их причину и устранить.

4.2 Отработанное масло подлежит утилизации согласно нормативным документам. При замене отработанного масла картеры редукторов рекомендуется промыть.

4.3 В качестве консистентной смазки рекомендуется ЛИТОЛ-24 ГОСТ 21150-87.

4.4 В течение гарантийного срока разборка привода потребителем без согласования с изготовителем не допускается, за исключением замены манжет и ремней и регулировки подшипников на входном валу рядного редуктора.

4.5 В приводе используются ремни А -1400 УХЛ (для исполнения Р460.00.000) и В (Б) -1400 УХЛ ГОСТ 1284.1-89 – для остальных исполнений. Натяжение ремней должно обеспечивать их прогиб в пределах 10…15 мм при усилии в 10 кгс.

4.6 Отметки о выполнении ТО заносить в таблицу 7.