Контроль затягування різьбового з'єднання вимірюванням абсолютного подовження болтового з'єднання

Загальна частина

1.1 Призначення та комплектність обладнання

Як відомо, свердловинні штангові насосні установки (СШНУ) являють собою найпоширеніший тип обладнання для видобування нафти. При цьому до складу СШНУ входить декілька основних складових елементів (верстат-качалка, устьове обладнання, колона насосних штанг, глибинний штанговий насос та ін.) від правильного вибору яких залежить ефективна та раціональна експлуатація як усього комплексу, так і його окремо взятих елементів.

В основу розглянутого способу експлуатації свердловин покладене використання об'ємного насоса, що спускається в свердловину і приводиться в дію приводом, розташованим на поверхні. Привід та свердловинний насос з'єднані за допомогою механічного зв'язку – колони насосних штанг. Весь цей комплекс устаткування має назву штангова свердловинна насосна установка (ШСНУ).

У нашій країні більш ніж 60 % діючого фонду свердловин експлуатується ШСНУ.

Як уже зазначалося, раціональна галузь застосування ШСНУ обмежена подачею до 65 м³/добу і глибинами підвісок до 2000 м. В окремих випадках ШСНУ можуть використовувати з підвісками насосів до 3500 м, а в неглибоких свердловинах – із дебітами до 200-300 м³/сут. Більшість установок має подачу до 30, рідше – до 50 м³/добу при глибинах підвіски 1200-1800 м.

Широке розповсюдження ШСНУ викликане насамперед застосуванням свердловинного насоса об'ємного типу, що забезпечує: можливість добору пластової рідини в обсязі від одного до сотень кубічних метрів за добу при прийнятних енергетичних витратах; можливість проведення простого обслуговування і ремонту в промислових умовах; малий вплив (порівняно з іншими способами) на роботу установки фізико-хімічних властивостей рідини.

Штангова свердловинна установка складається з привода, гирлового устаткування, колони насосних штанг, колони насосно-компресорних труб, свердловинного насоса й допоміжного підземного устаткування. В окремих випадках будь-який із перерахованих елементів може бути відсутнім, тоді його функцію виконують інші елементи ШСНУ. Привід призначений для перетворення енергії двигуна в механічну енергію колони насосних штанг, що рухаються поступально.

Колона насосних штанг являє собою стрижень, що складається з окремих штанг, з'єднаних один з одним нарізними з’єднаннями. Колона насосних штанг передає механічну енергію від привода до свердловинного насоса.

Свердловинний насос (як правило, плунжерний) перетворює механічну енергію штанг та плунжера, що рухаються, у механічну енергію пластової рідини, яка відсмоктується.

Колона насосно-компресорних труб служить каналом для підйому відкачуваної пластової рідини і забезпечує утримання у висячому положенні циліндра свердловинного насоса.

Гирлове устаткування герметизує внутрішню порожнину колони НКТ, її з'єднання з нафтопромисловим колектором, а також фіксує верх колони НКТ.

Допоміжне підземне устаткування встановлюється залежно від особливостей кожної свердловини. У комплект можуть входити: якір, що фіксує низ колони НКТ відносно експлуатаційної колони, газові й піскові якорі для відділення з пластової рідини, що надходить на прийом свердловинного насоса, газу і піску, іноді клапани – відсікачі шару.

У деяких випадках колона штанг може бути порожнистою, і її внутрішня порожнина використовується як канал для підйому пластової рідини, або як канал для подачі хімічних реагентів. При цьому колона НКТ може бути відсутня , а циліндр свердловинного насоса фіксується спеціальним якорем із пакером.

1.2 Конструктивне виконання та принцип роботи обладнання

Розглянемо окремі елементи установки на прикладі ШСНУ з балансирним двоплічним верстатом-качалкою (рисунок 2).

СШНУ (рис. 2.) складається із свердловинного насоса, який спускається в свердловину під динамічний рівень рідини на НКТ діаметром 38 – 102 мм і штангах діаметром 16 – 25 мм, індивідуального приводу, що складається із верстата-гойдалки та електродвигуна, і гирлового обладнання, до складу якого входять трійник із сальником та планшайба. Верхня штанга називається полірованим штоком, пропускається через сальник і з'єднується із головкою балансира верстата-гойдалки за допомогою канатної підвіски і траверси.

Рисунок 1.– Блок-схема свердловинної насосної установки

Плунжерний насос приводиться в дію від верстата-гойдалки, де обертальний рух, що отримується від двигуна за допомогою редуктора, кривошипно-шатунного механізму і балансира, перетворюється у зворотно-поступальний рух, котрий передається плунжеру штангового насоса через колону штанг.

При ході плунжера вгору під ним знижується тиск і рідина із між трубного простору через відкритий усмоктувальний клапан надходить у циліндр насоса. При ході плунжера вниз усмоктувальний клапан закривається, а нагнітальний клапан відкривається, і рідина із циліндра переходить у підйомні труби. При безперервній роботі насоса рівень рідини в НКТ підвищується, рідина доходить до гирла свердловини і через трійник переливається у викидну лінію.

На підприємствах по видобутку нафти працюють редукторні станки-качалки конструкції «Азинмаша». Конструктивні особливості цих станків-качалок наступні.

Усі верстати мають закриті двоступінчасті редуктори. Передаточні циліндричні шестерні редуктора сталеві, мають шевронні фрезеровані зубці, що працюють в масляній ванні. Опори валів редуктора майже у всіх верстатах виконі на підшипниках кочення.

Рисунок 2 - Схема штангової насосної установки:

а – загальна схема: 1 – свердловинний насос; 2 –насосно-компресорні труби; 3 – штанги; 4 –трійник; 5 – сальник; 6 – план-шайба; 7 – полірований шток; 8 – траверси; 9 – підвіска; 10 – головка балансира; 11 – балансир; 12 – опора; 13 –кривошип; 14 – шатун; 15 – редуктор; 16 – електродвигун; 17 – рама; 18 – бетонна основа; 19 –анкерні болти; 20 – роторна противага; 21 – балансирна противага

Редуктори обладнані двохколодочними гальмами для можливості зупинки балансира в будь-якому положенні після вимкнення двигуна.

Передача руху від двигуна до редуктора здійснюється за допомогою клиноподібними ременів. Вони водонепроникні, можуть працювати без захисту від атмосферних опадів, безпечні в пожежному відношенні.

Балансири мають відкидну чи поворотну на 180º навколо вертикальної осі головку, що забезпечує вільне проходження талевої системи при ремонтах свердловин і безпеку ведення робіт.

На всіх верстатах застосована канатна підвіска, що полегшує регулювання довжини штока при посадці плунжера в циліндрі насоса.

Усі станки-качалки нормального ряду конструктивно однотипні.

Балансир − однобалкова конструкція двотаврового перетину з профільного чи прокату зварена.

Для проведення ремонтних робіт у свердловині в станках-качалках моделей 1СК − 3СК головка балансира відкидна, у верстатах моделей 4СК − 9СК − поворотна.

Для фіксації поворотної голівки балансира в робочому положенні в шайбі головки передбачений паз, у котрий входить клин засувки. Корпус засувки з канатом, підведеним до рукоятки, прикріплений до тіла балансира болтами. Для звільнення голівки клин за допомогою рукоятки відтягується назад.

Опора балансира − вісь, обидва кінці якого встановлені на сферичних роликопідшипниках, поміщених у чавунні корпуси. Середня частина осі квадратного перетину двома скобами прикріплена до нижньої полиці балансира.

Траверсу шарнірно з’єднує балансир із двома паралельно працюючими шатунами. У верстатах з комбінованим і кривошипним зрівноважуванням траверса фігурна у вигляді звареної балки коробчатого перетину, а у верстатах з балансирним зрівноваженням траверсою є вісь.

Шатун − сталева трубна заготовка, в один кінець якої уварена верхня головка шатуна, а в інший − башмак. На станках-качалках моделей 4СК − 9СК верхня головка шатуна прикріплена до пальця; на верстатах моделей 1СК − 3СК до самої траверси. Палець верхньої головки шатуна, у свою чергу, шарнірно з’єднаний із траверсою. Башмак болтами прикріплений до корпуса сферичного роликопідшипника пальця кривошипа.

Кривошип перетворить обертальний рух ведучого вала редуктора у вертикальний зворотно-поступальний рух колони штанг. Зміна довжини ходу точки підвісу штанг досягається зміною радіуса кривошипа.

У станках-качалках комбінованим і кривошипним зрівноважуванням на кривошипі встановлені противаги, що переміщаються за допомогою спеціальних ходових гвинтів, встановлених у торцевих пазах кривошипа. Обертанням гвинта здійснюється механізоване переміщення противаги по кривошипі. По закінченні переміщення противагу закріплюють на кривошипі, затягуючи гайки на спеціальних болтах.

Редуктор − двоступінчастий з циліндричними зубчастими колесами, розташованими симетрично щодо його подовжньої осі. Ведучий (швидкохідний) вал обертається в роликопідшипниках з циліндричними роликами. На кінцях ведучого вала маються конічні цапфи, на яких розташовані шків клиноременної передачі і гальмо. Проміжний і ведучий (кривошипний) вали встановлюють у конічних роликопідшипниках. На обидва кінці веденого вала насаджені кривошипи. Змащення зубчастої передачі й опор валів − з масляної ванни (картера).

Гальмо станка-качалки − двоколодкове. Права і ліва колодки прикріплені до редуктора за допомогою пальця. Колодки за допомогою стяжного пристрою охоплюють гальмовий шків, насаджений на ведучий вал редуктора. Стяжний пристрій складається з ходового гвинта з правим і лівим різьбленням і двох гайок, закріплених на рухливих кінцях колодок. Рукоятка гальма насаджена на стяжний гвинт, для зручності і безпеки при роботі винесена в коней рами за електродвигун.

Усі станки-качалки укомплектовані огородженнями поручневого типу, що закривають доступ людей до частин механізму, що рухаються, під час його роботи.

Для полегшення обслуговування вузлів балансира на його стінці монтують сходи, а у верхній частині − запобіжні пояси, що забезпечують безпеку роботи.

Довжина ходу точки підвісу штанг визначається розмірами окремих ланок механізму станка-качалки. Очевидно, що амплітуда коливань точки підвісу шатуна до балансира дорівнює двом радіуса кривошипа. Якщо обидва плеча балансира одинакові по довжині, то довжина ходу чепцевого штока дорівнює подвійному радіусу кривошипа.

В усіх конструкціях станків-качалок передбачена можливість зміни довжину ходу чепцевого штоку відповідно до заданих параметрів роботи штангового насоса. З цією метою на кривошипах роблять додаткові отвори для кріплення шатуна. Переставляючи нижні кінці шатунів з одних отворів в інші, одержують різний робочий радіус кривошипа і різну довжину ходу чепцевого штока.

Число качків балансира станка-качалки відповідає частоті обертання кривошипного вала і залежить від характеристики встановленого двигуна і передаточного відношення понижуючої трансмісії.

Число качків балансира або змінюють підбором двигуна з відповідною характеристикою, або, що робиться частіше, зміною діаметра шківа на валу електродвигуна.

Експлуатація нафтових свердловин штанговими насосами − один з основних способів механізованого видобутку нафти. Майже 70% діючого фонду нафтових свердловин експлуатуються за допомогою цих насосів. Штангові насоси призначені для видобутку нафти при глибині підвіски насоса до 3500 м і при дебіті свердловин від декількох до 400 т/добу.

Свердловиний штанговий насос являє собою плунжерний насос спеціальної конструкції, пристосований для роботи в свердловинах на великій глибині. Привід його здійснюється з поверхні через колону спеціальних штанг.

Насосна установка складається з насоса, що знаходиться в свердловині, і станка-качалки, установленого на поверхні устя. Циліндр насоса закріплений на кінці спущених у свердловину насосо-компресорних (піднімальних) труб, а плунжер підвішений на колоні штанг. Сама верхня штанга (сальниковий шток) з’єднана з головкою балансира станка-качалки канатною чи ланцюговою підвіскою. У верхній частині плунжера встановлений нагнітальний клапан, а в нижній частині − всмоктувальний клапан.

Колона насосних труб, по якій рідина від насоса піднімається на поверхню, закінчується на усті трійником. У верхній частині трійника розташований сальниковий пристрій, призначений для запобігання витоку рідин уздовж сальникового штока, що рухається. Через бічний відвід трійника рідини зі свердловини направляється у викидну лінію.

Зворотно-поступальний рух колоні насосних штанг передається від електродвигуна через редуктор і кривошипно-шатунний механізм станка-качалки.

Принцип дії насоса наступний. При русі плунжера нагору всмоктувальний клапан під тиском рідини відкривається, у результаті чого рідина надходить у циліндр насоса. Нагнітальний клапан у цей час закритий, тому що на нього діє тиск стовп рідини, що заповнила насосні труби.

При русі плунжера униз всмоктувальний клапан закривається, а нагнітальний клапан відкривається і рідина з циліндра переходить у простір над плунжером. Таким чином, при ході плунжера нагору одночасно відбуваються усмоктування рідини в циліндр насоса і підйом її в насосних трубах, а при вході вниз − витиснення рідини з циліндра в порожнину труб. Ці ознаки характеризують штанговий (глибинний) насос як насос одинарної дії. При кожному наступному ході плунжера в циліндр надходить майже та сама кількість рідини, що потім переходить у труби і поступово піднімається до устя свердловини.

При безперервній роботі насоса рівень рідини в НКТ зростає.

Штангові (глибинні) насоси по конструкції і способу встановлення розділяються на дві основні групи: невстановлені і встановлені. У кожній з цих груп насоси встановлюють різних типів, що відрізняються конструктивними особливостями, габаритами, пристроєм плунжера.

Невстановлені насоси характерні тим, що їхні основні вузли (циліндр і плунжер) спускаються в свердловину окремо: циліндр − на насосних трубах, а плунжер у зборі з всмоктувальними і нагнітальними клапанами − на штангах.

Підйом невставного насоса зі свердловин також здійснюється в два прийоми: спочатку витягають штанги з плунжером і клапаном, а потім труби з циліндром.

Вставний же насос спускають у свердловину в зібраному виді (циліндр разом із плунжером) на насосних штангах і витягають його на поверхню також у зібраному вигляді шляхом підйому цих штанг. Насос встановлюють і закріплюють за допомогою спеціального замкового пристосування, що спускають заздалегідь у свердловину на трубах. У результаті цього для зміни вставного насоса (при необхідності заміни окремих вузлів чи насоса в цілому) досить підняти на поверхню тільки насосні штанги, насосні ж труби залишаються постійно в свердловині; їх витягають лише при необхідності виправлення замкового пристосування, що на практиці буває рідко. Таким чином, зміна вставного насоса вимагає значно менше часу, ніж невставного, крім того, при використанні такого насоса менше зношуються насосні труби, тому що немає необхідності їх спускати і піднімати, а також відгвинчувати і загвинчувати при кожній зміні насоса.

Ці переваги вставного насоса мають особливе призначення при експлуатації глибоких свердловин, у яких спуско-підйомні операції при підземному ремонті займають багато часу.

В даний час балансирні верстати-качалки випускаються по ГОСТ 5866-76. Залежно від параметрів приводів що врівноважують вантаж установлюється або на балансирі, або на кривошипі редуктора, або і тут і там. Відповідно спосіб зрівноваження називають балансирним, роторним або комбінованим.

До складу верстата-качалки 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.

1.3Технічні параметри і і характеристики обладнання

Основними параметри, що характеризують ШСНУ, є:

– подача, зумовлена кількістю пластової рідини, що піднімається в одиницю часу (м³/добу). Оскільки пластова рідина складається із суміші нафти, води, газу, піску, солей і кількох інших домішок, то в характеристиці ШСНУ звичайно вказують подачу всієї рідини й нафти;

– напір, що створюється глибинним насосом, зумовлений глибиною підвіски свердловинного насоса з урахуванням підпору на його прийомі. В свою чергу величина підпору при роботі в сталому режимі зумовлена насамперед динамічним рівнем пластової рідини. Крім цього, тиск залежить від щільності рідини, гідравлічного опору труб, протитиску на усті свердловини і т.д.;

– ККД ШСНУ зумовлений відношенням роботи привідного двигуна до корисної роботи з підйому пластової рідини установкою. Визначення ККД установки досить складне і значною мірою залежить від особливостей кожної свердловини. Таке використання енергії газу, розчиненого в рідині, може різко збільшити ККД установки, а збільшення в'язкості пластової рідини – знизити його;

– гідравлічний ККД ШСНУ, зумовлений відношенням корисного об’єму вуглеводневої сировини, який видобувається за один робочий цикл установки, до теоретичного об’єму;

– маса установки, що включає масу її підземного обладнання і надземної частини. Збільшення маси установок здорожує установку, ускладнює обслуговування й ремонт. Крім того, велика маса приводить до необхідності спорудження дорогого та трудомісткого у виготовленні фундаменту.

Класифікація приводів ШСН за їхніми параметрами умовна, оскільки в міру розвитку техніки для видобутку нафти такі поняття, як довгоходові чи потужні приводи, змінюють свій зміст. На сьогодні прийнятий наступний розподіл приводів свердловинних штангових насосів:

За максимальним навантаженням у точці підвісу штанг Р_тах,тобтоза сумою максимальних статичних, динамічних й інерційних навантажень у точці підвісу штанг, розподіляються на:

– легкі ................. Р_тах < 30 кН;

– середні ............. Р_тах < 100 кН;

– важкі ................. Р_тах> 100 кН.

За довжиною ходу точки підвісу штанг. Відомі конструкціїприводів, що забезпечують довжину ходу точки підвісу штанг від 0,3 до 12 м при плавному чи східчастому регулюванні від мінімальної довжини до максимальної.

За максимальною довжиною приводи поділяють на:

– короткоходові ..........S_max < 1 м;

– середньоходові ...... 1 м < S_max < 3 м;

– довгоходові ............3 м < S_max < 6 м;

– понадовгоходові .......S_max > 6 м.

За частотою ходів точки підвісу штанг приводи поділяють:

– тихохідні ...............n_max < 6 хв^-1;

– середні .....................6 < n_max < 15 хв^-1;

– швидкохідні .............n_max > 15 хв^-1.

За величиною споживаної потужності класифікація приводів також умовна. Вона побічно характеризує роботу, виконувану установкою за одиницю часу. Прийнято приводи розділяти на такі групи:

– малопотужні N < 5 кВт;

– середньої потужності 5 < N < 25 кВт;

– потужні 25 < N < 100 кВт;

– надпотужні N > 100 кВт.

Технічні характеристики станків качалок наведені у таблиці 1.

Таблиця 1 – Технічна характеристика станків-качалок

Технічна частина

2.1Підготовка площадки для проведення монтажу обладнання та будівництво фундаменту.

Сукупність операцій з підготовки будівельного майданчика , спорудження фундаментів , доставки обладнання до місця монтажу і розташуванню його на майданчику , встановлення та пуску змонтованого устаткування називається технологічним процесом монтажу .

Особливості проведення монтажних робіт в нафтовій промисловості - це насамперед численність вживаних типів бурових установок , монтажних схем і методів будівництва при монтажі бурового обладнання; наявність суворої залежності вибору устаткування, що монтується від геологічних умов району.

У більшості випадків монтаж здійснюється в районах , віддалених від залізниць , часто в умовах повного бездоріжжя .

Ці особливості монтажних робіт вимагають максимальної типизації проектів та застосування індустріальних методів .

Монтажним роботам властиві такі підготовчі роботи: будівництво під'їзних шляхів , передбачених проектом ; влаштування полігонів для монтажу великих вузлів ; підводка електроенергії , лінії зв'язку , водопроводів ; виконання грубої планування майданчика , розчищення території будівництва , транспортування обладнання ( блоків і вузлів) на майданчик. Якщо відсутня лінія електропередач , то на майданчику встановлюють пересувну електростанцію . При розміщенні будівельної площадки в низинних болотах будують дренажні споруди для відводу підземних і наземних вод.

На земляних роботах використовуються розпушувачі , грейдери , і бульдозери. Ями під опори електропередач виконуються буровою машиною , обладнаній на шасі автомобіля. Траншеї , котловани і ями під фундаменти риють екскаваторами. За наявності скельного грунту , що не надається розробці землерийними машинами , виробляються вибухові роботи .

Для безперебійної роботи монтажних робіт бригада повинна розташовувати певним мінімумом технічних засобів , а сварок , кількість яких визначаються способом і особливостями споруди бурових .

До монтажних робіт на майданчик споруди бурової повинно бути доставлено бурове обладнання та не менше 75% будівельних і технологічних матеріалів і деталей. Інші 25% матеріалів доставляються на робочий майданчик в процесі монтажних робіт.

Під час будівництва фундаменту повинно бути дотримано чіткий порядок робіт.

Буто-бетонний фундамент:

1.Розмітка та планування місцевості.

2. Облаштуання дерев’яої опалубки цоколя.

3. Мащення опалубки та її обваловка грунтом.

4. Підготовка бурового каменю.

5. Приготування цементног орощину.

6. Складання гнізд під анкерні болти.

7. Укладання бутового каменю та заливка фундаменту розчину.

8. Розбирання дерев’яної опалубки.

9. Вирівнювання поверхні фундамента стяжкою.

Фундамент із бетонних тумб:

1. Планування місцевості та спорудження котловану.

2. Засипка гравію у котловані за рівнем.

3. Встановлення бетонних тумб за рівнем.

4. Монтаж рами приводу.

Фундамент на дере’вяних брусах:

1. Спорудження котловану.

2. Встановлення дерев’яних брусів та засипка їх гравієм.

3. Встановлення та цементаж металевого постамента.

4. Встановлення рами обладнання.

2.2Підйомно-транспортні роботи з доставки і монтажу нафтопромислового обладнання.

При виборі транспортних засобів враховують декілька факторів:

- Кількість обладнання та матеріалів, що доставляються до місця монтажу без проміжних розвантажувальних робіт.

- Комплексну організацію вантажо-розвантажувальних робіт.

- Відстань транспортування та стан доріг.

- Способи проведення вантажо-розвантажувальних робіт.

Транспортування ваговозами:

Ваговоз Т-40

Т -40 складається з наступних основних вузлів: заднього коромисла, переднього коромисла , рами , поршня 4Г дишла , двох пар гусеничних скатів і гідропневматичної системи .

Ваговоз Т- 40 призначений для зняття з фундаментів і перевезення великих блоків. Ваговоз має один низько розташовані домкрат , що полегшує підводку його під несучу балку підстави блоку. Таке розташування домкрата дозволяє не виносить несучі балки за габарити підстави і зменшує транспортну ширину блоку.

Ваговоз ТК-40

Ваговоз ТК -40 складається з рами на 2 гусеничних візках і гідросистеми для керування роботи.

У ТК -40 замість двох несучих балок, що спираються на нерухомому жорсткі опори , є одна шарнірна опора , що забезпечує вільне пересування візків ваговоза при перевезенні по нерівній місцевості; в результаті - перевезення стали безаварійними .

Основні підйомні механізми:

Підйомні механізми – це механізми для підіймання і переміщення вантажів у вертикальному і горизонтальному напрямках.

Є такі види:

- Мостові та підйомні крани

- Змонтовані на місці монтажу(козли,триноги,щогли,лебідки,талі,домкрати).

- Атокрани та автонавантажувачі.

Мостові крани:

Мостовий кран (кран-балка) — підіймальний кран, що пересувається рейками на нерухомих опорах. Кран мостовий має широку сферу застосування — він призначений для підйому і переміщення вантажу в приміщенні або під навісом.

Мостовий кран пересувається рейками, прикріпленими до нерухомих опор. На сьогоднішній день мостові крани є невід'ємною часткою будь-якого крупного виробництва і використовуються для виконання різного роду навантажувально-розвантажувальних робіт усередині виробничих і складських приміщень.

Автокран – самохідний піднімальний кран; підіймальний кран на автомобільному шасі.

Автонавантажувач — самохідна підйомно-транспортна машина для вантаження сипких матеріалів у вагони, вантажні автомобілі тощо, а також для складання у штабелі висотою до 7 м різних вантажів.

Домкрати:

Бувають: рейкові гвинтові і гідравлічні. Вантажопідйомність домкратів знаходиться в межах від декількох кілограмів до сотень тонн. Застосовується при будівельно-монтажних роботах, ремонті тощо.

Рисунок 3 – Гвинтовий домкрат

Лебідки:

Лебідки здійснюють підйом вантажу у місцях встановлення.

Лебідки бувають:

- із ручним приводом

- електропровідні

- пневматичний привід

А) Б) В)

Рисунок 4 - Лебідки: А) із ручним приводом; Б) електропровідна; В) із пневматичним приводом

Особливості конструкцій лебідки:

- спільне розміщення лебідки та привода.

- дискова або колодкова система гальмування.

- обмежена вантажопідйомність.

2.3Пуско-налагоджувальні роботи при проведенні монтажу нафтопромислового обладнання.

Пуско -налагоджувальні роботи проводяться в період випробувань і запуску комплексного обладнання . При цьому поняття " обладнання " охоплює всю область інженерно-технічного обладнання , трубопроводи , електротехнічні та теплотехнічні пристрої, системи автоматизації від стадії приготування сировини до виходу готового продукту , наприклад , цементу (конвеєри , лінії , печі , сушарки ) . Пуско-налагоджувальні роботи і випробування в кожному випадку носять конкретний , індивідуальний характер. Залежно від виду обладнання обкатується в цілому до 72 ч.

Пуско-налагоджувальні роботи виконуються окремими підрозділами висококваліфікованих працівників. Якість пуско-налагоджувальних робіт багато в чому залежить від рівня їх технічних знань , досвіду налагодження , а також від якості проекту , будівельних і монтажних робіт .

У цінники включаються параметри оцінки всього комплексу робіт . Це всі вимоги ГОСТ , ОСТ , ТУ , електрична частина і вимоги техніки безпеки , пожежної безпеки , правила охорони праці.

Обслуговування верстатів - качалок у процесі експлуатації

Надійна і безаварійна робота верстатів - качалок досягається за рахунок правильного підбору обладнання , який залежить від технологічного режиму експлуатації свердловини , якісного виконання монтажних робіт , точного зрівноваження , своєчасних профілактичних ремонтів і мастила.

Після пуску верстата-качалки в експлуатацію після закінчення перших кількох днів роботи слід оглянути всі з'єднання і підтягти їх. У перші дні експлуатації потрібно систематично контролювати стан збірки , кріплення підшипників , затягування кривошипних і верхніх пальців на шатуні , урівноваження , натяг ременів , відсутність течі масла в редукторі і т. п.; перевіряти відповідність потужності і швидкості обертання валу електродвигуна встановленому режиму роботи верстата. Електродвигун повинен бути підключений до мережі так , щоб кривошипи оберталися по стрілці , зазначеної на редукторі .

У процесі експлуатації необхідно регулярно перевіряти і змащувати вузли верстата - качалки і редуктора у відповідності з інструкцією з їх.

Якщо верстат - качалка піддається дії великих і перемінних навантажень і експлуатується в умовах високих або низьких температур , підвищеної вологості або запиленості , необхідно частіше перевіряти його .

Після пуску в експлуатацію нового редуктора необхідно через 10-15 діб вилити з нього масло і промити гасом або соляровим маслом для видалення часток металу , що з'являються в процесі первісної роботи редуктора . Для повторного використання злите масло необхідно обов'язково профільтрувати . Наявність масла в редукторі перевіряють через контрольні клапани або щупом . Свіже масло додають в редуктор тоді , коли через нижнє контрольне отвір воно не надходить. Рівень масла в редукторі повинен бути між нижнім і верхнім контрольними клапанами.

Урівноваження верстатів-качалок

У підвищенні терміну служби механізмів верстата-качалки і поліпшенні енергетичних показників установки важливе місце займає урівноваження . При роботі неврівноваженого балансирного СК протягом кожного подвійного ходу електродвигун навантажується нерівномірно. Викликано це тим , що при ході плунжера вгору па верстат діє стовп рідини в трубах і вага штанг , а при ході вниз плунжер рухається під дією тільки ваги штанг і двигун розвантажується . Коливання навантажень негативно впливають на міцність верстата і призводять до передчасного виходу з ладу електродвигуна . Щоб уникнути цього необхідно навантаження на верстат - качалку , а отже , і на двигун зробити рівномірної при кожному подвійному ході плунжера насоса.

У редукторних верстатах - качалках типу СК застосовується механічне урівноваження , яке регулюється противагами , що встановлюються на кривошипі і балансирі . Їх постачають з верстатом - качалкою . Число противаг , необхідних для врівноваження , визначають за графіками , який додається до інструкції з монтажу та експлуатації верстата-качалки . Для установки противаг на необхідній відстані від центру кривошипного валу кривошип забезпечений шкалами , нульові позначки яких знаходяться проти центру валу.

Спеціальна частина

3.1План основних робіт при монтажі верстатів качалок

У нашій країні застосовують в основному редукторні верстати -гойдалки . Їх встановлюють на фундаменти , які діляться на три групи:

-бутобетоні або бетонні ;

-з бетонних тумб;

-металеві постаменти різних конструкцій.

Бутобетоні фундаменти для верстатів-качалок нормального ряду споруджують з використанням дерев'яної опалубки ; стіни цоколя викладають з бутового каменю.

Перед монтажем верстата-качалки перевіряють комплектність постачання вузлів і кріпильного матеріалу ( болтів , гайок , шайб ) . Доставлені до місця монтажу вузли верстата-качалки розташовують з урахуванням послідовності складання . Монтаж починається з установки рами на фундамент затягуванням її по покладеним накат із труб або краном , змонтованим на тракторі.

Після установки рами вимірюють її положення щодо центру свердловини і горизонтальність в подовжньому і поперечному напрямках.

За наявності на свердловині вишки або щогли монтаж стійки і балансира можна виконувати за допомогою підйомника , в інших випадках - вантажопідіймальними засобами . Перед установкою балансира перевіряють горизонтальність верхньої плити стійки в двох напрямках і кріплення до рами. Балансир піднімають і встановлюють на плиту стійки разом з його опорою. При цьому поздовжня вісь балансира повинна збігатися з поздовжньою віссю симетрії верстата , а площина качання балансира повинна бути перпендикулярна до площини основи. Правильність положення балансира щодо центру свердловини перевіряють схилом , прикріпленим до центру траверси канатної підвіски.

Невеликі відхилення усувають переміщенням балансира за допомогою регулювальних болтів. Закріплюючи балансир , піднімають траверсу з двома шатунами і її опорою для приєднання до балансира . Верхні головки повинні вільно обертатися на пальцях у втулках траверси. Пальці повинні бути надійно застопорені у верхніх головках шатунів . Після складання гальмівного пристрою провертають шків редуктора до установки кривошипів в горизонтальне положення і загальмовують їх. На кривошипи встановлюють противаги і закріплюють їх болтами з гайками і контргайками .

Нижні головки шатунів приєднують до кривошипа і закріплюють їх у певному положенні , затягуючи гайку спеціальним патронним ключем. Гайки після кріплення шплінтують . Відстань між шатунами і кривошипами з обох сторін верстата має бути однаковим. Після перевірки паралельності подовжніх осей кривошипів і збіги зовнішніх поверхонь шківів редуктора і електродвигуна надягають клинові ремені . Натяг ременів регулюють, піднімаючи або опускаючи поворотні санчата . По закінченні складання і перевірки її якості встановлюють фундаментні шпильки , кінці яких повинні виступати над верхньою площиною рами для установки гайки і контргайки . При заливанні цементного розчину під раму верстата-качалки фундаментні болти затягують після затвердіння розчину.

Після закінчення монтажу електрообладнання , огорожі кривошипа і майданчики зі сходами для обслуговування електродвигуна , а також перевірки мастила в підшипниках і в редукторі дозволяється виконати пробний пуск верстата–качалки і обкатку на холостому ходу протягом 3 год.

У процесі обкатки перевіряють вертикальність руху шатунів , точки підвісу штанг , величину торцевого і радіального биття шківів , наявність шуму і стукотів у вузлах . При задовільною роботу і відсутності дефектів приєднують штанги свердловинного насоса і включають верстат під навантаженням.

Рекомендований порядок монтажу верстата-качалки:

1. Встановлення направляючої лійки на устя.

2. Перевірка стану та комплектності насоса.

3. Нагвинчування патрубка перевідника на циліндр наоса.

4. Спуск у свердловину захисного пристрою та циліндра або кожуха насоса

5. Монтаж планшайби на колону труб.

6. Встановлення штангового гака та підйом плунжера насоса.

7. Монтаж штангової колони.

8. Після спуску КНШ – встановлення направляючї лійки.

9. З’єднання КНШ та сальникового штока.

10. Встановлення трійника після спуску плунжера або насоса.

11. З’єднання устьової підвіски та головки балансира.

12. Запуск верстата на холостому ходу, перевірка роботи насосу під’єднання викидної лінії та арматури.

3.2Навести чисельний та кваліфікаційний склад бригади, яка займатиметься монтажем верстату-качалки.

Монтажні бригади повинні бути звільнені від комплектування та доставки до місця монтажу обладнання, конструкцій і матеріалів. Ці роботи повинні виконуватися спеціально виділеними робітниками чи бригадами , які перебувають у розпорядженні начальника ділянки.

Монтажна бригада зазвичай складається з 6 - 8 чол і очолюється кваліфікованим робітником - бригадиром. Склад монтажної бригади забезпечує виконання різних видів робіт з монтажу обладнання .

Монтажні бригади забезпечуються інструкціями з технології і порядку монтажних операцій , а також проходять інструктаж з техніки безпеки.

Бригадири монтажних бригад повинні забезпечувати високу трудову і виробничу дисципліну серед членів бригади і вимагати від робочих бригади дотримання правил трудового розпорядку та правил техніки безпеки .

Для зручності монтажної бригади маркувальний номер наноситься на кожну заготовку. Звіряючи маркувальний номер , намальований на заготівлі , з номерами заготовок на монтажному кресленні , монтажні бригади визначають , у якого устаткування і в якій послідовності їм потрібно буде монтувати заготовки.

Перед початком монтажу бригадир монтажної бригади разом з машиністом перевіряють розкладку монтажних елементів , уточнюють способи стропування та порядок подання елементів до місця монтажу.

До початку робіт члени монтажної бригади повинні ознайомитися з ППР , технологією виконання робіт , технічною документацією , що монтується та умовами безпечного ведення робіт.

Для забезпечення успішної роботи монтажної бригади необхідно наступне : робітники, що входять до складу бригади , повинні володіти двома або кількома професіями і добре знати устаткування , процес добування флюїду та будівництва станка-качалки, у розпорядженні бригади повинні знаходитися відповідні транспортні засоби. Важливо встановити порядок , при якому монтажна бригада здавала б обладнання бурової бригаді за 1 - 2 дні до початку експлуатації свердловини , це дозволить своєчасно усунути виявлені в ході прийому-передачі обладнання недоробки .

З метою забезпечення ритмічної роботи монтажних бригад і ланок при суміщенні робіт необхідно розробляти технологічні карти.

Довідник призначений для слюсарів-монтажників та робітників монтажних бригад.

Замазки готуються безпосередньо ремонтними або монтажними бригадами , для чого сухі компоненти добре перемішуються і розтираються з лляною оліфою до потрібної консистенції.

Важливо встановити порядок , при якому монтажна бригада здавала б монтажне обладнання бурової бригаді за 1 - 2 дні до початку буріння свердловини. Це сприяє своєчасному усуненню недоробок , якщо вони виявлені в ході прийому - передачі обладнання .

Монтаж вимагає підбору в якості бригадирів монтажних бригад висококваліфікованих фахівців-електромеханіків не нижче 6 розряду , які добре знають механічну і електричну частину обладнання, такелажні роботи, влаштування та користування підйомними механізмами та електричними приладами , а також інструкції з техніки безпеки.

При закритті нарядів майстер приймає роботу від монтажних бригад відповідно до вимог Правил улаштування електроустановок та Будівельних норм і правил. До здачі змонтованого обладнання інженерно -технічний персонал монтажної організації попередньо оглядає змонтований об'єкт. Помічені недоліки ліквідують робочі тих бригад , які їх допустили. Цю роботу вони виконують без додаткової оплати.

РОЗРАХУНкова ЧАСТИНА

4.1 Розрахувати фундамент під верстат-качалку 6СК6-2,1-2500ш.

У процесі роботи вишки бурове та експлуатаційне обладнання - сприймає значні вібрації, які розвиваються в процесі роботи передавальних механізмів. Тому фундамент повинен забезпечувати нормальну спокійну роботу всієї установки, сприймаючи вібрації. Він дає можливість незалежно від рельєфу місцевості, встановити обладнання на рівні і в суворій відповідності з монтажної схеми .

При зведенні фундаменту під верстат-качалку необхідно особливо ретельно стежити за точністю розташування фундаментних болтів з трубами, щоб вони не прогнулися при установці фундаменту. Перед початком установки рами необхідно перевірити розміри і якість фундаменту, а також точність розташування і якість очищення від залитих фундаментних болтів.

Розрахунок фундамент під верстат-качалку.

Площа та форма верхньої плоскості фундаменту визначаються розмірами та формою машини. Для міцності країв фундаменту верхня його площина повинна бути на 100-200 мм більшою з кожного боку машини від ширини та довжини даного обладнання.

Спираючись на ці дані попередньо приймаємо ширину а_ф = 1850мм і довжину і б_ф = 6500 мм фундаменту.

Поверхню фундаменту, на яку розподіляється сила тяжіння машини, слід перевірити на зминання за формулою:

(МПа)

- питоме навантаження на верхню площину фундаменту, МПа;

- сила тяжіння машини, Н;

- площа поверхні фундаменту, яка знаходиться під дією сили тяжіння машини, м²;

- максимально припустиме навантаження, МПа; (для сосни вздовж волокон - 6-9 МПа; для дуба,вздовж волокон, - 8-10 МПа; для бутової кладки на цементному розчині та для бетону - 1,5 МПа.)

= а_ф * б_ф = 1850*6500 = 12025000 мм² ;

(МПа)

1,85

0,0102 МПа 1,5 МПа

Висота фундаменту визначається за формулою

Н = h₁+h₂ м ,

h₁ та h₂ - відповідно висота підземної та наземної частини фундаменту.

Висота підземної частини фундаменту h₁ визначається глибиною залягання міцних незрушених грунтів, підпочвених вод та глибиною їхнього промерзання.

Висота надземної частини фундаменту h₂ визначається технологічними параметрами установки. В усіх випадках сумарна висота фундаменту повинна бути мінімально необхідною, так як із збільшенням висоти зростає перекидаючий момент, який виникає при роботі машини.

Якщо не враховуються конструктивні особливості обладнання, котре використовується і може вплинути на вибір висоти фундаменту, то h₂ в більшості випадків приймається 0,5-0,9 м.

Н = 1,65 + 0,9 = 2,55 м

Внаслідок того, що грунти мають таку якість, як здатність стискатися, головною небезпекою при експлуатуванні споруди машина-фундамент є зсуви та деформація фундаменту від просадки грунту, які можуть привести до втрати горизонтальності, деформуванням, тріщинам та руйнуванню фундаменту.

Па

+

де, F – площа підошви фундаменту, м²

М-момент сили що доцентра ваги підошви фундамента, Н*м,

М=Q_м Н*м

W- момент опору перерізу фундаменту по підошві, м

При е > в_ф/6 зазначені формули не застосовні, тому деякі автори рекомендують користатися емпіричними формулами:

Розрахунок фундаментів на динамічні навантаження

Для складних машин, при роботі яких виникають значні інерційні зусилля,наприклад, у машинах зі зворотно-поступальним рухом основних деталей(поршневі машини), крім попереднього розрахунку на статичні навантаження, виконують розрахунок фундаменту на динамічне навантаження, тобто на його стійкість. Величина динамічних навантажень значно зростає, якщо машина і її привід розміщені на окремих фундаментах і з’єднані ланцюговою чи пасовою передачею.

Для динамічних машин(розглянемо на прикладі поршневого горизонтального насоса з приводом через ремінну передачу) проводиться перевірка на коефіцієнт стійкості за формулою:

де припустимий коефіцієнт стійкості; 1,25…1,5

– опорний момент, який компенсує перекидаючий момент, Н*м;

– перекидаючий момент відносно кромки фундаменту, Н*м;

– вага машини,Н

– вага фундаменту,Н

Де V – об’єм фундаменту, м³

1,85

- щільність матеріалу фундаменту.

– коеф. Який враховує наявність пустот в матеріалі фундаменту = 0,9 – 0,95

– довжина фундаменту,м.

Н_ц.в. – відстань від підошви фундаменту до центра ваги машини,м

– зусилля на підшипниках кривошипного вала машини,Н

– зусилля на підшипники кривошипного вала від приводу,

=19,1 ,H

Де S₁ і S₂ зусилля ведучої та відомої віток трансмісії, Н;

Р – потужність машини, Вт;

D – діаметр шківа електродвигуна,м;

n – частота обертання вала електродвигуна, об/хв.;

e – основа натурального логарифма;

µ - коефіцієнт тертя ременя по металу шківа, приймаємо µ=0,02;

– менший кут охоплення в передачі, приймаємо рівним 3,14 рад;

– вага деталей із зворотно-поступальним рухом, Н(для розрахунків приймаємо 0,25 )

– вага деталей, котрі здійснюють обертальний рух, Н(для розрахунків приймаємо 0,15 )

– радіус кривошипа, м;

n₁ – чатота обертання кривошипа, хв.^-1

Додаткова перевірка тиску на грунт здійснюється за формулою

4.2 Провести контроль затягування різьбових з’єднань, котрими рама насоса кріпиться до фундаменту.

Для якісного збирання і монтажу машин контрольоване затягування різьбових з'єднань є однією з важливих умов. Недостатнє затягування й ослаблення з'єднань в процесі роботи чи надмірне затягування є причинами порушень і прискореного зносу.

Застосовують два основних методи контролю затягування різьбових з'єднань:

1) виміром моменту сил затягування М динамометричним інструментом - ключами, гайковертами, викрутками;

2) виміром абсолютного подовження болта (шпильки) під дією зусилля затягування Р с допомогою індикаторів (рисунок 1).

Рисунок 1 - Контролювання затягування болтів

1) Контроль затягування різьбового з'єднання вимірюванням моменту сил затягування М₃ динамометричним інструментом

Верхня межа напруги попереднього затягування деталі аз обмежується величиною запасу міцності (від границі текучості σ_τ):

=1,2-1,4

Тоді верхн я границя напруги затягування складе

σ_з=(0,5-0,7).σ_т, Па

σ_з = 0,5*9,0*10⁶ = 4,5*10⁶

Іноді рекомендують вибирати напругу затягування в межах σ_з=(0,7-0,8).σ_т,. Фактичний запас міцності кріпильної деталі буде більше, тому що межа міцності болта (шпильки) у різьбовій (розрахунковій) частини на 10 - 20% більше, ніж у стержня болта.

Якщо зовнішні (робочі) навантаження не відомі, але мається повна характеристика різьбових деталей по заводських кресленнях і специфікаціям (випадок, характерний для експлуатації машин), зусилля затягування Р визначають безпосередньо по верхній межі напруги затягування

, Н , Н

де d₁ (м),F₁ (м²) - відповідно внутрішній діаметр різьблення кріпильної деталі і площа перерізу її різьбової частини.

Після того, як будуть визначені рекомендовані зусилля затягування, необхідно розрахувати момент М₃ затягування контрольований динамометричним інструментом.

Момент Мр , необхідний для створення осьового зусилля і подолання тертя в різьбленні

Н*м, 1,04, Н*м

Момент Мт сил тертя на торцевій поверхні гайки

(голівка болта) при затягуванні

, Н*м, Н*м

Момент М_З на ключі

М_З = Мр+ Мт, Нм М_З = 1,04+0,9 = 1,94Нм

де Р - осьове зусилля затягування, Н; d_ср - середній діаметр різьблення, м; D - діаметр опорної поверхні гайки чи голівки болта, якому можна приймати рівним розміру під ключ, м; d_св – діаметр свердління під болт (можна приймати рівним номінальному розміру різьблення болта), м; ψ - кут підйому різьблення (» 2°30')

S - шаг різьблення, м;φ - кут тертя різьбової пари («6° ЗО') tgφ= ƒ - коефіцієнт тертя матеріалів кріпильних деталей. Звичайно приймають ƒ =0,11-0,12 для різьби досить точно і чисто виготовленої і добре змазаної. Якщо ці умови не забезпечені, варто приймати ƒ = 0,14 - 0,15; ƒ₁ - 0,14 - 0,15 - коефіцієнт тертя на опорній поверхні гайки (голівці болта).

Контроль затягування різьбового з'єднання вимірюванням абсолютного подовження болтового з'єднання

Для розробки системи контролю затягування по абсолютному подовженню болтового з'єднання використовуємо вираження модуля пружності матеріалу Е, обумовлене як відношення напруги в деталі до відповідного їй відносного подовження в межах пружної ділянки розтягу (за умовою розрахунку в цій зоні працює кріпильна деталь):

, Па

Звідки

,м мм.

Приймаємо

де l - початкова довжина деталі, м; Δl- абсолютне подовження деталі, м; Р осьове зусилля затягування, Н; F₁- площа перерізу різьбової частини деталі, м².

Абсолютне подовження деталі (болта) не повинне перевищувати 0,1 мм.

Модуль пружності для матеріалу кожної марки варто брати по довіднику, або задається викладачем. З огляду на те, що кріпильна деталь складається з гладкої і нарізної частин різні довжини і перерізи, розрахунок необхідно вести окремо, а потім отримані дані підсумовувати. Довжину різьбової частини болта варто брати від середини висоти гайки, тому що відомо, що майже все навантаження приходиться на витки цієї частини.

Знаючи режим затягування кріпильних деталей по технологічній карті зборки, збиральник зобов'язаний вибрати динамометричний ключ, межа вимірів якого відповідає режиму (необхідний момент затягування повинний бути в межах середньої третини, чи другої половини мірної шкали ключа).