Установка для испытаний и ремонта скважинного штангового насоса

 

Установка предназначена для восстановления и испытания скважинных насосов, используемых для добычи нефти. Установка выполнена на опорной раме, на которой смонтированы подъемная рама, блоки свинчивания, блок испытания замковых опор, блок силового гидроцилиндра с подвижной кареткой, пульт управления. Блоки свинчивания установлены перед подъемной рамой на некотором расстоянии от нее. Подъемная рама консольно закреплена на опорной раме. На подвижной каратке смонтировано приспособление для контроля усилия перемещения плунжера. Подвижная каретка снабжена откидным столом и на нем закреплен зажимной элементе, например, в виде патрона токарного станка, и устройство настройки момента свинчивания. Установка удобна в эксплуатации, требует минимальные трудозатраты и обеспечивает не только ремонт насоса, но и его испытания. 3 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к нефтемашиностроению, а именно к восстановлению и испытанию скважинных штанговых насосов, предназначенных для добычи нефти.

Известна установка для испытаний одной из важных деталей насоса-рабочей пары плунжер цилиндр, содержащая трубный зажим, устройство для подачи сжатого воздуха, вакуумметр, переводник, насос крепят в трубном зажиме через переводник [1] Данная установка предназначена только для определения величины зазора в рабочей паре плунжер цилиндр и не предназначена для проведения комплекса работ по ремонту, восстановлению и испытанию других элементов насоса.

Известна установка для испытаний рабочей пары плунжер-цилиндр скважинного штангового насоса, содержащий привод в виде станка-качалки и подвеской балансира, передающим возвратно-поступательное движение, гидравлический узел давления [2] Такая установка громоздка и неудобна в эксплуатации, неприемлема для испытаний насоса после ремонта, установка не позволяет осуществлять весь комплекс по ремонту и испытанию насоса на данной установке.

Известно, что для ремонта насоса используют несколько видов устройств, не связанных друг с другом и расположенных в цехе на разных участках, взятый нами за прототип. Так, имеется участок для очистки насоса, разборки насоса, который включает устройства для извлечения плунжера и свинчивания, стеллаж для промежуточного складирования насосов, устройство для отвинчивания штока от плунжера, стойку-рольганг, стойку-зажим. Все узлы и детали соответствующего устройства смонтированы на отдельной раме, имеют гидроцилиндр, стойки и др. элементы [3] Ремонт на таких устройствах трудоемок, требует значительных произведенных площадей и немалый обслуживающий персонал, кроме того, на этих устройствах невозможно провести испытания после проведения восстановительных работ.

Задачей настоящего изобретения является создание установки, позволяющей осуществлять как ремонт, так и испытания узлов насоса на одной установке, быть удобной в эксплуатации, при этом иметь минимальные затраты по восстановлению работоспособности насоса.

Поставленная задача решается за счет того, что установка, содержащая гидравлическую систему, привод, зажимы для насоса, согласно изобретению, выполнена на опорной раме, на которой смонтированы подъемная рама, блоки свинчивания, блок испытания замковых опор, блок силового гидроцилиндра с подвижной кареткой, пульт управления. При этом блоки свинчивания установлены перед подъемной рамой на некотором расстоянии от нее.

Подъемная рама закреплена консольно и на ней смонтированы зажимы для насоса.

Кроме того, силовой гидроцилиндр консольно закреплен на стойке блока, а его шток закреплен на корпусе подвижной каретки. Подвижная каретка снабжена откидным столом, на котором закреплен узел зажима штока, и на ней смонтировано приспособление для контроля усилия перемещения плунжера-насоса.

На блоках свинчивания установлен зажимной элемент, например, в виде патрона токарного станка и устройство настройки необходимого момента свинчивания.

Целесообразно на установке смонтировать два блока свинчивания, расположив их с противоположных сторон подъемной рамы.

Блок правки штоков выполнен на отдельно расположенной раме.

Предлагаемое техническое решение позволяет на сравнительно небольшой производственной площади выполнить ремонт и испытания всех элементов насоса на одной установке, использовать одну гидростанцию, увеличить производительность труда, уменьшить трудозатраты по восстановлению работоспособности насоса.

В связи с тем, что испытания насоса и его ремонт осуществляют на одной установке, отпадает необходимость в перемещении насоса на разные участки цеха, что обеспечивает удобство в эксплуатации.

Использование предлагаемого технического решения позволяет при однократной загрузке насоса на установку, после проведения соответствующих операций, выдать насос годным для эксплуатации с заполненным паспортом.

На фиг. 1 представлен общий вид установки; на фиг. 2 то же, вид сверху.

Установка состоит из опорной рамы 1, на которой смонтированы основные узлы и механизмы, подъемных рам 2, блоков свинчивания 3 и 4, блока силового гидроцилиндра 5, гидростанции 7, шкафа электрооборудования 8, пульта управления 9, блока испытания замковых опор 10, приспособления для притирки клапанных пар 11, стола разборки плунжеров 12, блока правки штоков 6.

На подъемной раме 2 расположены приводные ролики 13 для поддержки обслуживаемых насосов, зажимные элементы 14, блоки подъемных роликов (не показаны).

На блоках свинчивания 3 и 4 установлены токарные патроны 16 с приводными механизмами вращения, устройство настойки заданного момента свинчивания, контрольные приборы, электродвигатели, редуктора, цепные передачи (не показаны). Блок свинчивания 3 и 4 служат для развинчивания и свинчивания резьбовых элементов насоса.

Блок силового гидроцилиндра 5 служит для возвратно-поступательного перемещения подвижной каретки 17 на величину хода гидроцилиндра 18. Каретка скользит по двум направляющим, закрепленным между двух стоек, которые установлены на сварных опорах 19. Силовой гидроцилиндр 18 консольно закреплен на задней стойке блока, а его шток закреплен на корпус подвижной каретки 17. На подвижной каретке смонтировано устройство 20, позволяющее контролировать силовое усилие перемещения плунжеров насосов.

На откидном столе 21 подвижной каретки закреплен узел зажима штока или рукоятка ключа, навинчивающая на конец штока при перемещении каретки в одну сторону. В конце хода каретки упор разжимает сжатые кулачки механизма зажима штоком. При движении в противоположную сторону зажимные кулачки свободно скользят по штоку.

Такой принцип позволяет осуществить пошаговое извлечение плунжера из корпуса насоса.

При переустановке зажимного устройства обратной стороной зажим штока осуществляется при движении каретки в противоположном направлении, что позволяет пошагово осуществлять заталкивание плунжеров в корпус насоса.

Второй тип зажимного устройства с ручным приводом позволяет зажимать шток насоса с усилием, развиваемым руками оператора на рукоятке ключа. Шток зажимают между кулачков зажимного устройства по принципу слесарных тисков. В нижней части блока на стяжках закреплен узел гидрораспределителя, управляющий работой приводного гидроцилиндра.

Установка работает следующим образом. Предварительно очищенный по наружной поверхности штанговый насос укладывают с помощью грузоподъемного механизма на приводные ролики 13 подъемной рамы 2 фонарем сторону блока свинчивания 3. Включением соответствующего тумблера на пульте управления 9 насос перемещают к блоку свинчивания 3 до уровня кулачков выдвинутого до упора влево патрона 16. Зажимают насос зажимами 14, при этом одновременно происходит центрирование насоса по оси разборки и кулачками патрона 16 зажимают фонарь насоса.

Включают привод блока свинчивания 3 и сворачивают фонарь с корпуса насоса. Разжимают корпус насоса и, включив привод роликов 13, перемещают насос к задней опоре подъемной рамы к блоку свинчивания 4, заводят всасывающий клапан в зону зажима патрона блока свинчивания 4. Включая зажимы подъемной рамы 2, одновременно зацентировав по оси разборки, отворачивают всасывающий клапан с корпуса насоса и передают клапан на место разборки и контроля. Для извлечения плунжера из корпуса насоса последний зажимают не менее чем двух зажимов подъемной рамы 2.

В случае, когда плунжер перемещается легко (т.е. незаклинен), корпус насоса зажимают зажимами 14, извлекают плунжер из корпуса насоса и передают на стол разборки плунжеров 12.

Если плунжер заклинен, то используют основной зажим каретки 21. При необходимости проводят несколько ходов силового гидроцилиндра до полного извлечения плунжера из корпуса насоса.

После извлечения из корпуса насоса плунжер и корпус насоса отправляют на разработку или на дальнейшее обслуживание.

Проводят чистку внутренней поверхности корпуса насоса. Разборку плунжера проводят на столе разборки 12. Зажимая плунжер в двух зажимных устройствах стола, отворачивают нагнетательный клапан, разбирают его и промывают, проверяют качество пары шарик седло. При отрицательных результатах испытании пары шарик-седло, последний необходимо притереть на приспособление 11 для притирки клапанных пар. После проведения необходимых операций проверяют пару шарик-седло на герметичность вакуумом, а именно жидкость через клапан не должна протекать. С помощью прилагаемой оснастки пару шарик-седло можно проверить на герметичность вакуумом, определяя натекание по вакуумметру блока 10.

В процессе выбраковки изношенных и некачественных деталей, те из них, что имеют значительный износ или поломку, заменяют на новые.

Извлеченный плунжер промывают, проверяют на целостность его наружной поверхности, замеряют наружный диаметр и в зависимости от размеров наружной поверхности, ее качества, плунжеры в дальнейшем используют для насосов разной категории.

После проведенных восстановительных, ремонтных работ насоса, на этой же установке осуществляют испытания его, определяют пригодность к работе, проводят опрессовку всасывающего клапана и плунжера насоса.

Всасывающий клапан с притертой парой шарик-седло накручивают на задний конец корпуса насоса, зажатого в зажимах 14 подъемной рамы 2. К переднему концу корпуса через переходник накручивают шланг высокого давления. На блоке манометров устанавливают заданные параметры давления испытания.

Подъемную раму 2 поднимают на угол 2, обеспечивающий откат шарика от седла клапана для пропуска воздуха во время наполнения корпуса насоса маслом.

При заполнении корпуса насоса маслом воздух из корпуса вытесняется, шарик подхватывается маслом и плотно прижимается к седлу клапана. После получения заданного давления масла внутри насоса зафиксированный промежуток времени контролируют утечки во всасывающем клапане и по резьбовым соединениям. По величине падения давления определяют пригодность всасывающего клапана и резьбовых соединений корпуса. Затем производят сброс давления и слив масла из корпуса насоса в бак гидростанции. После слива масла раму 2 опускают в исходное горизонтальное положение.

Всасывающий клапан и корпус насоса считается герметичным, если зафиксированный промежуток времени давление снизилось не более установленного значения.

Далее осуществляют опрессовку насоса с плунжером. Плунжер данного насоса вставляют внутрь корпуса насоса. Испытания проводят при трех положениях плунжера: нижнем, среднем, верхнем. Опрессовку для каждого положения плунжера проводят аналогично вышеописанному.

По величине снижения давления в течение фиксированного времени определяют пригодность насоса к работе и его группу посадки (категорию).

Для удержания плунжера в необходимом положении в корпусе насоса используют специальные ставки необходимой длины с переводниками для извлечения вставок после опрессовки.

По результатам испытаний каждого насоса заполняют таблицу испытаний с присвоением категории и отправляют вместе с насосом на скважину.

Для каждого типоразмера насосов величина подания давления отражается в таблице (см. таблицу).

После проведенных испытаний проводят полную сборку насоса и проводят испытания на осевое усилие перемещение плунжера по всей длине насоса в диапазоне 0-250 кг·с, используя устройство 20.

На каждый насос оформляют паспорт или иной сопроводительный документ.

При необходимости проведения правки штоков используют блок 6.

Из вышеописанного следует, что на одной установке осуществляют как ремонт, так и испытания насоса.

Таким образом, предложенное техническое решение является новым, поскольку оно не известно из уровня техники, промышленно применимо, что подтверждается примером его осуществления, имеет изобретательский уровень, т.к. достигаемый при его осуществлении технический результат превосходит таковой, выявленный из уровня техники.

Формула изобретения

1. Установка для испытаний и ремонта скважинного штангового насоса, содержащая гидравлическую систему, привод, зажимы для насоса, отличающаяся тем, что установка выполнена на опорной раме, на которой смонтирована подъемная рама, блоки свинчивания, блок испытания замковых опор, блок силового гидроцилиндра с подвижной кареткой, пульт управления, при этом блоки свинчивания установлены перед подъемной рамой, а подъемная рама консольно закреплена на опорной раме, и на подвижной каретке смонтировано приспособление для контроля усилия перемещения плунжера.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что подвижная каретка снабжена откидным столом и на нем закреплен узел зажима штока.

3. Установка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что на блоках свинчивания установлен зажимной элемент, например, в виде патрона токарного станка и устройства настройки момента свинчивания.

4. Установка по пп.1 3, отличающаяся тем, что она имеет два блока свинчивания, установленные с противоположных сторон подъемной рамы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3