В области добычи нефти глубинное насосное оборудование для добычи нефти является основным оборудованием для реализации транспортировки подземной сырой нефти на землю. Среди них нефтяной насос балочного типа-нефтяной насосное устройство стало одним из наиболее широко используемых типов благодаря своей высокой надежности и большой адаптивности. Устройство состоит из наземной части и подземной части: наземная часть содержит насосный агрегат и устье скважины для откачки нефтяных скважин, в то время как подземная часть состоит из насосной штанги, насосного насоса, нефтепровода и других компонентов. В полном комплекте оборудования насосный агрегат, насосная штанга и нефтяной насос являются ключевыми ядрами для реализации добычи сырой нефти. Все три работают вместе, образуя систему «трех насосное оборудование», чтобы совместно завершить весь процесс от подземной добычи сырой нефти до наземной транспортировки. Его производительность и эффективность взаимодействия напрямую определяют добычу и экономику добычи нефтяной скважины.
Насосный агрегат:
В качестве наземного источника питания «трех насосных установок»нефтеперекачивающий агрегатВыполняет важную функцию преобразования электрической энергии в механическое возвратно-поступательное движение и обеспечивает электропитание для подземной добычи нефти. Это ключевой узел, связывающий подземную энергетику и подземные работы. Благодаря точному взаимодействию с насосными штангами и нефтяными насосами, он непрерывно извлекает сырую нефть из-под земли и широко применяется в различных типах нефтяных скважин, как мелких, так и средних, а также глубоких.
Ⅰ. Классификация:
Существуют различные методы классификации насосных агрегатов. Их можно разделить по конструктивным характеристикам и балансировке. Различные типы подходят для различных условий эксплуатации нефтяных скважин, удовлетворяя разнообразные потребности горнодобывающей отрасли.
1. Разделено по структуре:
Нефтяной насос с подвижной балкой: в настоящее время это наиболее широко используемый тип, названный в честь ключевого компонента «подвижной балки» в конструкции. Его основная функция заключается в том, чтобы приводить в движение головку ослика, чтобы двигаться вниз посредством качания балки, а затем вытягивать насосную штангу. В соответствии с относительным расположением кронштейна и кривошипно-шатунного механизма, его можно разделить на обычный тип и прямой тип (фронтальный тип). Кронштейн обычного качательного агрегата расположен между головкой ослика и кривошипно-шатунным механизмом. Конструкция симметрична и обладает высокой устойчивостью. Он подходит для большинства обычных нефтяных скважин. Кривошипно-шатунный механизм качательного агрегата с подвижной балкой расположен между головкой ослика и кронштейном балки. Фюзеляж более компактен и занимает небольшую площадь, особенно подходит для районов с ограниченным пространством для буровых площадок, таких как городские окраинные нефтяные месторождения или интенсивные скважинные пласты.
Безбалочный насосный агрегат: По сравнению с безбалочным насосным агрегатом, безбалочный насосный агрегат исключает традиционную безбалочную конструкцию и осуществляет передачу мощности посредством гидравлической, цепной или винтовой передачи. Преимуществами являются компактность, малый вес и большой ход поршня. Распространенные типы насосных агрегатов включают гидравлические, цепные, винтовые и т.д. насосные агрегаты, подходящие для глубоких и сверхглубоких скважин, а также для скважин с высоковязкой нефтью.
2. Разделено на остаток：
Балансировочный тип: в хвостовой части балки установлен противовес, который позволяет уравновесить нагрузку на головной конец оснастки, регулируя положение и вес противовеса. Конструкция проста и удобна в обслуживании, но точность балансировки невысока. Подходит для нефтяных скважин с низкой нагрузкой и коротким ходом штока.
Балансировка кривошипно-шатунного типа: на кривошип устанавливается противовес для уравновешивания нагрузки, используя центробежную силу при вращении кривошипа. Эффект балансировки более стабилен и адаптируется к средним и высоким нагрузкам. В настоящее время это основной метод балансировки балочного типа.нефтеперекачивающий агрегат.
Композитный тип балансировки: сочетает в себе преимущества балансировки коромысла и кривошипа, противовес устанавливается как на коромысле, так и на кривошипе, что позволяет эффективно снижать колебания нагрузки и подходит для высоконагруженных глубоких скважин с большим ходом поршня или высокодебитных нефтяных скважин.
Ⅱ. Принцип работы：
Суть рабочего процессанефтеперекачивающий агрегатЭто процесс «преобразования и передачи энергии». Суть заключается в преобразовании высокоскоростного вращательного движения двигателя в низкоскоростное возвратно-поступательное движение головы осла посредством многоступенчатой трансмиссии. Процесс можно разделить на три основных этапа:
1. Потребляемая мощность и замедление: двигатель преобразует электрическую энергию в механическую, развивает высокоскоростное вращательное движение и передает его в редуктор через муфту. Многоступенчатое замедление осуществляется внутри редуктора посредством зубчатой передачи, которая снижает скорость до минимальной, необходимой для вращения кривошипа, одновременно увеличивая крутящий момент для соответствия требованиям нагрузки в скважине.
2. Вращательное движение преобразуется в качательное: выходной вал редуктора приводит в движение кривошип, который совершает вращательное движение с низкой скоростью. Кривошип соединён с задним (или предплечьем) рычага через шатун. При вращении кривошипа шатун толкает или тянет рычаг, заставляя его качаться вверх и вниз вокруг точки опоры кронштейна, реализуя преобразование «вращательное движение → качательное движение».
3. Возвратно-поступательное движение и передача нагрузки: на переднем конце балки установлена осевая головка, которая соединена с насосной штангой посредством канатной подвески. При качании балки осевая головка синхронно движется вверх и вниз, а тяговая насосная штанга приводит в движение поршень подземного нефтяного насоса, совершая вертикальное возвратно-поступательное движение, и, наконец, выкачивает сырую нефть из-под земли. При этом нагрузки, такие как вес столба жидкости над поршнем, вес колонны насосных штанг и т. д., передаются на осевую головку через канатную подвеску, поэтому прочностные характеристики осевой головки и балки должны соответствовать требованиям к высокой прочности.
Ⅲ. Основные технические параметры:
Производительность насосного агрегата отражается в ряде ключевых параметров, которые необходимо обоснованно выбирать в соответствии с такими факторами, как производительность нефтяной скважины, глубина скважины и физические свойства сырой нефти：
Ход поршня: максимальное расстояние от головки до дна, которое напрямую определяет ход поршня нефтяного насоса. Чем больше ход поршня, тем больше жидкости перекачивается за один раз, что подходит для высокодебитных нефтяных скважин.
Импульс: количество движений головы насоса вверх и вниз в минуту. Чем выше импульс, тем больше жидкости перекачивается за единицу времени, но слишком большой импульс увеличивает риск усталостного повреждения насосной штанги.
Нагрузка на точку подвеса: относится к максимальной нагрузке, которую несет точка подвеса оголовка насоса, включая вес насосной штанги, вес столба жидкости и дополнительную нагрузку, которая является основной основой для расчета прочности насосного агрегата.
Справочные материалы：
[1] "Petroleum Машиныддддххх Журнал, 2022, Том 50, Выпуск 3, "Оптимизация конструкции и исследование применения балочного типаНефтеперекачивающий агрегатддддххх
[2] Синопек "Разведка и разработка нефти 2023, Том 50, Выпуск 2, "Прогресс в применении небалочных насосных установок при добыче глубоких скважин
[3] "Наземное проектирование нефтяных и газовых месторождений" Том 40, Выпуск 11, 2021 "Исследования по оптимизации метода балансировки насосных агрегатов и повышению энергоэффективности"
[4] "Механическое проектирование и производство" № 8, 2022 "Анализ конструкции и надежности редуктораНефтеперекачивающий агрегатддддххх
[5] "Инжиниринг нефтяных и газовых скважин" Том 6, Выпуск 1, 2023 "Исследования по оптимизации параметров и подбору производительности насосного агрегата"