Навчальний посібник містить опис машин та обладнання, які використовуються при фонтанному і механізованих способах експлуатації нафтових і газових свердловин та їх ремонту з дисципліни "Машини та обладнання для видобутку нафти і газу". За змістом і структурою відповідає вимогам робочої програми з дисципліни. Розроблений відповідно до чинного в Івано-Франківському національному технічному університеті нафти і газу навчального плану підготовки бакалаврів 6.050304 "Нафтогазова справа". Може бути використаний студентами денної та заочної форм навчання. ЗМІСТ ВСТУП 9 КЛАСИФІКАЦІЯ ОБЛАДНАННЯ, МАШИН ТА СПОРУД ДЛЯ ЕКСПЛУАТАЦІЇ НАФТОВИХ І ГАЗОВИХ РОДОВИЩ 10 1 ОБЛАДНАННЯ ЕКСПЛУАТАЦІЙНОЇ СВЕРДЛОВИНИ 13 1.1 Обсадні труби 14 1.2 Колонна головка (обв'язка) 14 1.3 Розрахунок колонної головки 18 1.4 Випробування колонних головок 21 1.5 Свердловинні ущільнювачі (пакери) 22 1.5.1 Призначення. Параметри. Типи. Конструктивні особливості 22 1.5.2 Конструкції ущільнювального елементу 24 Контрольні запитання 27 2 ОБЛАДНАННЯ ДЛЯ ПІДЙОМУ ПРОДУКЦІЇ ЗІ СВЕРДЛОВИНИ. ОБЛАДНАННЯ ДЛЯ ЕКСПЛУАТАЦІЇ СВЕРДЛОВИН ФОНТАННИМ СПОСОБОМ 29 2.1 Насосно-компресорні труби 29 2.1.1 Розрахунок насосно-компресорних труб 34 2.2 Фонтанна арматура 40 2.2.1 Призначення. Умови експлуатації. Типові схеми. Параметри. Область раціонального застосування 40 2.2.2 Вибір типорозміру фонтанних арматур та їх виконання для нафтових і газових свердловин 45 2.2.3 Фонтанне обладнання закордонного виробництва 46 2.2.4 Запірні пристрої фонтанної арматури 48 2.2.5 Регулювальні пристрої фонтанної арматури.56 2.2.6 Маніфольди фонтанної арматури 58 2.3 Фланцеві з'єднання фонтанних арматур 61 2.3.1 Типи фланцевих з'єднань 61 2.3.2 Визначення зусиль, що діють на фланцеве з'єднання ..64 2.3.3 Перевірочний розрахунок деталей фланцевого з'єднання на статичну міцність . 67 2.3.4 Перевірка шпильки на міцність . 68 2.3.5 Розрахунок циліндричної частини елементів фонтанної арматури … 69 2.3.6 Випробування фонтанних арматур . 70 Контро л ьні запитання 71 3 ОБЛАДНАННЯ ДЛЯ ГАЗЛІФТНОЇ ЕКСПЛУАТАЦІЇ СВЕРДЛОВИН 73 3.1 Призначення, склад та комплектність установок для експлуатації свердловин безкомпресорним та компресорним газліфтом .. 73 3.2 Різновиди газліфтних установок за функціональним призначенням 76 3.3 Свердловинне обладнання газліфтних установок. Технічні параметри та конструктивні особливості свердловинних камер та газліфтних клапанів 78 Контрольні запитання 85 4 УСТАНОВКИ БЕЗШТАНГОВИХ СВЕРДЛОВИННИХ НАСОСІВ 86 4.1 Обладнання установки заглибного електровідцентрового насоса. Умови застосування. Склад та призначення обладнання 86 4.1.1 Особливості конструкцій насосів типуЕВН 95 4.1.2 Осьові опори та радіальні підшипники вала насоса 98 4.1.3 Частотні перетворювачі струму 99 4.1.4 Вибір ЕВН для нафтових свердловин 100 4.1.5 Вплив газу на роботу насосної установки ... 102 4.1.6 Методи боротьби зі шкідливим впливом газу на роботу насосної установки 102 4.1.7 Конструкції і принцип дії газосепараторів і диспергаторів 104 4.1.7.1 Газосепаратори фірми Centrilift 107 4.1.7.2 Газосепаратори і диспергатори фipмuREDA 108 4.1.8 Деякі розрахунки основних елементів електровідцентрового насоса 111 4.2 Установка заглибна гвинтова електронасосна 116 4.3 Установки заглибні діафрагмові електронасосні 119 4.4 Струменеві насосні установки 122 4.5 Вібраційні насосні установки 125 4.6 Установки заглибні гідропоршневі насосні 125 4.6.1 Свердловинні гідропоршневі двигуни, насоси ізолотники 132 4.6.2Порядок розрахунку параметрів вузлів ГПНУ134 Контрольні запитання 136 5 ШТАНГОВІ СВЕРДЛОВИНШ НАСОСНІ УСТАНОВКИ 138 5.1 Штангова свердловинна насосна установка. Комплект обладнання 138 5.2 ПриводиШСН 142 5.2.1 Класифікація індивідуальних приводів штангових насосів за основними параметрами 147 5.2.2 Тихохідні верстати-качалки 150 5.2.3 Верстати-качалки з фігурним балансиром ..155 5.2.4 Привод штангового свердловинного насоса щоглового типу 157 5.2.5 Безбалансирні верстати-качалки 158 5.2.6 Пдроприводні штангові насосні установки.. 159 5.3 Кінематичний розрахунок балансирного приводу (верстата-качалки) 161 5.4 Визначення сил, які діють в точці підвісу штанг ..169 5.4.1 Пружні деформації штанг і труб 172 5.4.2 Умови роботи та головні завдання розрахунків верстатів-качалок 177 5.4.3 Методи зрівноваження верстатів-качалок ... 178 5.4.4 Тангенціальні зусилля на пальці кривошипа верстата-качалки 182 5.4.5 Вибір способу зрівноваження і практичні методи зрівноваження 185 5.4.6 Визначення споживаної потужності установки штангового насоса . 188 5.4.7 Сили, що діють на вузли верстата-качалки .. 193 5.5 Штангові свердловинні насоси 194 5.5.1 Класифікація і основні типи ШСН 195 5.5.2 Вставні насоси 196 5.5.3 Насоси для ускладнених умов експлуатації.. 198 5.5.4 Замкові опори .. 200 5.5.5 Невставні (трубні) насоси . 201 5.5.6 Область застосування вставних і невставіних штангових свердловинних насосів ..205 5.5.7 Основні вузли і деталі ШСН та їх виконання 206 5.5.8 Розрахунок параметрів ШСН 212 5.5.9 Нагнітальний клапан 215 5.5.10 Всмоктувальний клапан 216 5.5.11 Розрахунок на міцність деталей свердловин- ного насоса 217 5.6 Насосні штанга 218 5.6.1 Умови експлуатації штанг .. 219 5.6.2 Сталі для виготовлення насосних штанг, область застосування, основні правила транспортування та зберігання … 220 5.6.3 Виготовлення насосних штанг і з'єднувальних муфт 223 5.6.4 Механічні параметри і матеріали для насосних штанг 227 5.6.5 Аналіз причин руйнування штангових колон 228 5.6.6 Методи розрахунку насосних штанг 231 5.6.7 Вдосконалення технологій виробництва сталевих штанг 233 5.6.8 Методи захисту штанг від корозійного і корозійно-механічного руйнування 234 5.6.9 Методи підвищення експлуатаційних показник ів штанг 235 5.6.10 Пустотілі стальні насосні штанги 235 5.6.11 Безперервно-намотувані штанги 238 5.6.12 Склопластикові штанги 240 5.7 Допоміжне обладнання штангових свердловинних установок 241 5.7.1 Центратори та протектори 241 5.7.2 Амортизатори 243 5.7.3 Газосепаратори 245 5.8 Діагностування роботи ПІСНУ 246 5.9 Вибір обладнання ШСНУ 255 Контрольні запитання 257 6 УСТАНОВКИ ШТАНГОВИХ ГВИНТОВИХ НАСОСІВ ДЛЯ ВИДОБУТКУ НАФТИ 261 6.1 Склад обладнання 262 6.2 Привод штангових гвинтових насосів 264 6.3 Особливості роботи і розрахунку штанг з гвинтовими насосами 266 6.4 Вибір обладнання штангових гвинтових насосних установок 267 Контрольні запитання 268 7 ПЩЗЕМНИЙ РЕМОНТ СВЕРДЛОВИН. ОБЛАДНАННЯ ДЛЯ ПРОВЕДЕННЯ ПІДЗЕМНОГО РЕМОНТУ СВЕРДЛОВИН 269 7.1 Структура підземного ремонту свердловин 269 7.1.1 Поточний ремонт свердловин 269 7.1.2 Капітальний ремонт свердловин 270 7.2 Класифікація обладнання для поточного ремонту свердловин 271 7.3 Класифікація обладнання для капітального ремонту свердловин 271 7.4 Інструмент та пристрої для СПО 273 7.4.1 Одноштропні елеватори 274 7.4.2 Двоштропніелеватори 276 7.4.3 Елеватори штангові 278 7.4.4 Штропи 280 7.4.5 Спайдери 280 7.4.6 Трубні ключі 283 7.4.7 Штангові ключі 286 7.4.8 Трубні і штангові механічні ключі 288 7.4.9 Ключ штанговий, механічний 290 7.4.10 Інструмент для аварійно-ловильних робіт при ремонті свердловин 291 7.5 Інші види обладнання 299 7.5.1 Ротори 299 7.5.2 Вертлюги 300 7.5.3 Гвинтові вибійні двигуни 302 7.5.4 Талева система 303 7.6 Агрегати для підземного ремонту свердловин 306 7.6.1 Загальна характеристика та класифікація .... 306 7.6.2 Особливості конструкцій агрегатів для підземного ремонту свердловин 311 7.7 Розрахунок підйомника 319 7.7.1 Визначення навантаження на гаку 319 7.7.2 Швидкості підйому і спуску колони труб і штанг. Вибір оптимальних швидкостей підйому 320 7.7.3 Розрахунок фрикційної муфти зчеплення .... 324 7.7.4 Розрахунок стрічкового гальма 326 7.7.5 Вплив довжини свічки на темп спуско- піднімальних операцій 328 7.8 Обладнання для промивання піщаних відкладень у нафтових та газових свердловинах 329 7.8.1 Вимоги до насосних установок та їх вибір ..331 Контрольні запитання 332 8 ТЕХНОЛОГІЧНІ КОМПЛЕКСИ ДЛЯ ЗБОРУ ТА ПІДГОТОВКИ НАФТИ, ГАЗУ І ВОДИ 334 8.1 Системи збору та підготовки нафти, газу і води на промислах 334 8.2 Загальна схема системи збору продукції свердловини 336 Контрольні запитання 339 ПЕРЕЛІК ВИКОРИСТАНИХ ТА РЕКОМЕНДОВАНИХ ДЖЕРЕЛ 341