Определение количества и мест установки центраторов

Вследствие планетарного движения ротора винтового насоса нижняя штанга, если бы она была жесткой, описывала бы конус. Поскольку штанга стандартной длины не является достаточно жесткой, она теряет устойчивость и совершает сложное движение, вступая в контакт с НКТ. Этот эффект резко проявляется при увеличении скорости вращения, поэтому при частотах вращения более 250 об/мин над ротором рекомендуется устанавливать укороченную штангу длиной 1,8 м, имеющую большую жесткость. Рекомендуется наверху укороченной штанги устанавливать центратор, поглощающий планетарное движение и стабилизирующий работу следующей штанги.

В отличие от центраторов для насосных штанг скважинных штанговых насосов, которые устанавливаются на тело штанги неподвижно на расстоянии, не превышающем длину хода станка-качалки, центраторы штанг для винтовых насосов изготавливаются с возможностью вращения относительно штанги. Эти центраторы устанавливаются между штангами при помощи штанговых муфт и обычно состоят из шпинделя, изготовленного из инструментальной, термически обработанной стали со снятыми внутренними напряжениями, индукционно закаленной поверхностью в области износа и наружной резьбой штанг с обоих концов, и втулки, стойкой к вдавливанию песка, не проницаемой для ароматических соединений и сероводорода, с рабочей температурой 120°С, свободно вращающейся вокруг шпинделя. Центраторы действуют как подшипники для колонны насосных штанг.

В вертикальных (условно вертикальных) скважинах рекомендуется применять не менее пяти центраторов на штанговую колонну. Для предотвращения передачи планетарного движения ротора на колонну насосных штанг необходимо устанавливать центраторы на расстоянии 3,6 м выше головки ротора насоса, а также на верхних концах следующих двух штанг. Для того чтобы воспрепятствовать передаче каких-либо колебаний штанг на устьевой полированный шток, необходимо создать условия для обеспечения хорошего уплотнения полированного штока в устьевом сальнике, рекомендуется устанавливать центраторы на нижних концах полированногоо штока и следующей штанги.

В искривленных и наклонно направленных скважинах в составе штанговой колонны устанавливаются дополнительные центраторы в местах, где присутствуют высокие боковые усилия. В случае резких искривлений может понадобится уменьшение расстояния между центраторами путем применения укороченных штанг.

Спуск и подгонка ротора

Ответственные за данную операцию – Подрядчик по ТКРС, Сервисная организация, которая выполняет работу по монтажу и техническому обслуживанию УШВН.

Условная схема спуска и подгонки ротора приведена на рисунке Рисунок 2.

Необходимо измерить полную длину ротора. Записать это значение, чтобы затем прибавить его к длине штанг.

Принять меры предосторожности при перемещении ротора на поверхности во избежание повреждения внешней резьбы или защитного покрытия; поддерживать ротор (не допускать ударов) с целью недопущения искривления, которое может повлечь за собой повреждения.

Соединить ротор с первой полноразмерной штангой. При этом не рекомендуется ставить непосредственно за ротором укороченные штанги.

Перед спуском ротор необходимо обильно смазать смазкой (солидол).

Подсчитать необходимое количество насосных штанг делением расчетной глубины на длину одной насосной штанги (например, глубину 786 м на длину штанги 8 м, получаем 98 штанг). Во избежание отворота штанг, необходимо следить за рекомендованным моментом свинчивания (см. таблицу Таблица 3)

Рисунок 2. Схема подгонки ротора.

Таблица 4

Рекомендуемые моменты свинчивания

Рекомендуемые моменты свинчивания для штанг
Диаметр, мм (дюйм)	16 (5/8)	19 (3/4)	22 (7/8)	25 (1)
Момент, Нžм

Рисунок 3. Схема вертикальной разметки штанг

Рисунок 4. Схема горизонтальной разметки штанг.

Ротор спускается в скважину на насосных штангах до упора. В течение монтажа необходимо отслеживать длину и вес колонны штанг. Вблизи статора уменьшить скорость спуска. Скорость спуска последних 3-х штанг не должна превышать 0,1 м/сек, чтобы не допустить резкой посадки на упорный палец: это нанесет повреждение эластомеру статора и стопорному штифту, которое может быть вызвано сильным ударом ротора.

В зависимости от геометрии насоса и глубины колонна штанг должна слегка провернуться по часовой стрелке при вхождении ротора в статор. На некоторых насосах или больших глубинах поворот штанг может быть незаметен. Вследствие этого нужно быть осторожным, когда длина колонны штанг приближается к предполагаемой общей длине.

После того как ротор достигнет упорного пальца, колонна штанг полностью разгрузится на нем и индикатор веса покажет нулевой вес, на штанге на уровне выкидного тройника делается отметка, соответствующая нулевому весу «А». Для того, чтобы убедиться, что отметка поставлена правильно операцию следует повторить еще два раза (приподнять и опустить ротор обратно, рисунок Рисунок 3).

После полной разгрузки колонны штанг на упорный палец (нулевой вес), колонна штанг медленно поднимается, до достижения зарегистрированного прежде максимального веса. При подъеме колонны штанг, в зависимости от типа насоса и глубины установки возможно будет наблюдаться вращение штанг против часовой стрелки.

При подъеме, когда колонна штанг будет выпрямляться и вытягиваться под собственным весом, нагрузка на индикаторе веса будет расти постепенно. Максимальная нагрузка будет достигнута, когда ротор «оторвется» от упорного пальца.

По достижению максимального веса на штанге делается вторая отметка «В». В этом положении колонна штанг не имеет упора снизу, а подвешена сверху и находится в растянутом состоянии за счет собственного веса.

Необходимо несколько раз выполнить повторную посадку и подъем ротора, убедившись в том, что последующие отметки нулевого и максимального веса на штанге совпадают с первоначальными.

Помимо растяжения штанг под собственным весом они будут растягиваться от действия дифференциального давления, развиваемого насосом, поэтому необходимо рассчитать и дополнительное удлинение.

Расчет дополнительного удлинения можно провести по формуле:

где – длина колонны штанг, м;

F – растягивающая сила от веса столба жидкости, Н;

– модуль Юнга; для стали ;

– площадь поперечного сечения штанги, см2.

Площадь поперечного сечения штанги (см²):

где – диаметр штанги, мм.

Растягивающая сила от веса столба жидкости (Н) зависит от эффективной площади ротора и давления, развиваемого насосом:

где – эффективная площадь ротора, см²;

– давление, развиваемое насосом, атм.

Эффективная площадь ротора вычисляется следующим образом:

где D – наибольший диаметр ротора (по данным каталога, либо измерением), мм.

Пример. Найдем дополнительное удлинение штанговой колонны длиной 980 м, состоящей из штанг диаметром 22 мм под действием перепада давления в насосе 50 атм. Диаметр ротора примем равным 58 мм. Имеем:

Дополнительное удлинение штанговой колонны складывается с расстоянием между стопорным пальцем и ротором во время работы, и получают расстояние X, которое откладывают вниз от точки «В» и получают точку «С», которую тоже отмечают на штанге. Точку «С» называют «Рабочей точкой».

Рекомендуемое расстояние между стопорным пальцем и ротором во время работы:

§ для насосов с развиваемым напором до 1 200 м – 30 см;

§ для насосов с развиваемым напором более 1 200 м – 50 см.

Вычислить расстояние Y сложением высоты деталей устьевой арматуры и приводной головки. Расстояние Y откладывается вверх от точки «С» и делается новая отметка «D». Точка «D» и будет местом крепления зажима.

Демонтировать штанги (штангу) с точками «C» и «D» («рабочая точка» и «место крепления зажима») и уложить на мостки. Уложить подготовленный для монтажа полированный шток рядом с промаркированными штангами так, чтобы верхний конец полированного штока был выше точки «D» на 200 – 450 мм (рисунок Рисунок 4).

Перенести точку «D» на полированный шток. Сделать на штангах новую точку «E» на уровне нижнего конца полированного штока.

От точки «Е» замерить расстояние «М» вниз до следующей штанговой муфты. Такое расстояние надо будет добавить к колонне с помощью укороченных штанг. Если расстояние «М» меньше 150 мм, то укороченные штанги не нужны и точку крепления зажима «D» перенести на расстояние «М» выше отмеченного вначале.

Поднять из скважины еще одну полноразмерную штангу и снять ее. Установить нужное количество укороченных штанг, а затем снятую полноразмерную штангу, потому что сразу за полированным штоком должна быть полноразмерная штанга (изображена на рисунке Рисунок 4 после полированного штока).

По окончании спуска ротора заполняется эксплуатационный паспорт УШВН, разделы «Монтаж» и «Спуск установки» (Приложение 1.1).

Монтаж приводной головки

Ответственные за данную операцию – Подрядчик по ТКРС, Сервисная организация, которая выполняет работу по монтажу и техническому обслуживанию УШВН.

Положить приводную головку горизонтально на приёмные мостки, максимально ослабить гайку сальникового устройства.

Ввести полированный шток в отверстие главного вала, чтобы снизу было достаточно длины для установки штанги на колонну.

Установить зажим штока над сальником и закрепить его.

Установить сверху полированного штока короткую штангу и, используя второе грузоподъемное устройство, поднять головку над скважиной. На корпусе приводной головки должны быть предусмотрены петли под грузозахватные устройства. Подъем за полированный шток не рекомендуется, так как он может деформироваться.

Соединить полированный шток с колонной специальной муфтой для полированного штока.

Поднять приводную головку и колонну штанг. Удалить нижний штанговый элеватор и опустить приводную головку на устье. Закрепить, как полагается.

Убрать зажим полированного штока над сальником и опустить полированный шток в предусмотренное положение.

Установить зажим на штоке в месте, где была сделана отметка «место крепления зажима» точка «D». Не забыть оставить муфту на верхнем конце полированного штока. Она будет служить предохранительным устройством на случай, если зажим полированного штока соскользнет.

Затяжку зажима полированного штока проводить равномерно. Распределение зажимающей силы по рабочей поверхности зажима должно быть равномерным. После равномерной затяжки болтов от руки начать затяжку гаечным ключом, начиная с двух центральных болтов, затем провести равномерную затяжку болтов крест-накрест (верхний справа – нижний слева – верхний слева – нижний справа). Момент затяжки должен быть не меньше 40 Н·м. Одним из показателей правильной затяжки является то, что зазоры на обеих сторонах равны и одинаковы на всем расстоянии сверху вниз. Это так же гарантирует, что плоскости привода в нижней части зажима параллельны. Неправильная фиксация зажима может привести к ослаблению и повреждению оборудования или травмам персонала.

В целях безопасности необходимо проследить, чтобы над зажимом полированного штока было не более 450 мм длины полированного штока.

Установить электродвигатель и шкивы, убедившись, что все болты затянуты (приводные ремни пока не устанавливать).

У приводных головок редуктор и упорные подшипники смазываются маслом, приводные головки различных поставщиков могут поставляться уже как заполненные маслом, так и незаполненные. Поэтому следует проверить масло, при необходимости добавить или залить новое. Проверить вентиляционное отверстие (как правило, оно же и заправочное), если установлены транспортировочные заглушки убрать их и установить вентиляционную пробку – сапун.

Прежде чем запускать установку исключительно важно проверить направление вращения двигателя. Работа в обратном направлении в течение длительного времени может привести к работе насоса «на сухую» и повреждению эластомера. Кроме того, работа в обратном направлении может привести к раскручиванию штанг.

Включить двигатель после его установки и до установки ремней. Убедиться, что направление вращения по часовой стрелке, при взгляде на шкив сверху.

Установить приводные ремни в соответствии с конструкцией приводной головки.

Ремни необходимо устанавливать без применения усилий и подручных средств. Установка ремня с применением усилия и рычагов (монтировки, отвертки, ключи и пр.) приводит к образованию трещин на ремне и быстрому его выходу из строя.

При установке необходимо отслеживать, чтобы на поверхность ремня не попадала грязь и масло, это приведет к его проскальзыванию относительно шкива, свисту и укоренному износу.

Натянуть ремни с помощью механизма натяжения. Недостаточное натяжение приведет к проскальзыванию ремня, сильная натяжка приведет к дополнительным радиальным нагрузкам на подшипники и, как следствие, к сокращению их ресурса и износу ремня. В общем случае, если нет указаний производителя, натяжку можно проверить следующим образом: взяться двумя пальцами за ремень в середине между шкивами, и попробовать его свернуть, ремень должен сворачиваться на угол от 45° до 90°.

Проверить сальниковый узел. Если сальниковое уплотнение (шнур) не установлено, то следует установить его и смазать маслом. Тщательно очистить сальниковую камеру и поверхность вала. Не затягивать крышку сальникового уплотнения слишком плотно. Сальник не обеспечивает абсолютной герметичности и утечка в районе 1-2 капель в секунду является нормальной.

Важно не производить сильную затяжку крышки сальника для предотвращения утечки. Слишком плотная посадка сальника ухудшает смазку и препятствует протоку перекачиваемой среды через подвижные части, что приводит к сухому ходу. Следствием этого может стать повреждение системы уплотнения, а также преждевременный износ вала.

Установить защитные кожухи и предохранительные элементы. Проконтролировать безопасность приводной головки, чтобы не было свободного доступа к подвижным элементам, для исключения производственных травм.

Провести электрические соединения и заземление.

Демонтаж УШВН

Демонтаж УШВН производится в обратной последовательности действий к монтажу. Ответственные за данную операцию – Подрядчик по ТКРС, Сервисная организация, которая выполняет работу по монтажу и техническому обслуживанию УШВН.

Произвести демонтаж привода согласно Руководству по эксплуатации поверхностного привода.

Поднять на поверхность насосные штанги и ротор.

Перевести противоотворотный якорь в транспортное положение, для чего повернуть колонну НКТ влево на один оборот, плашки якоря выйдут из зацепления с эксплуатационной колонной.

Поднять на поверхность НКТ и отвернуть газовый сепаратор, противоотворотный якорь и статор винтового насоса.

По окончанию демонтажа приводной головки заполняются разделы Эксплуатационного паспорта УШВН, описывающие подъем и демонтаж установки (Приложение 1.1).