Инженерно-технический отчет по капитальному ремонту устьевого сальника СУС2А-73-31 станка-качалки с разработкой технологического процесса восстановления полированного штока механизированной наплавкой

Надежность нефтепромыслового оборудования — краеугольный камень эффективной и бесперебойной добычи углеводородов. В условиях постоянно растущих объемов добычи и усложнения условий эксплуатации, выход из строя любого компонента может обернуться не только финансовыми потерями, но и экологическими рисками. Особое место в этом контексте занимают штанговые скважинные насосные установки (ШСНУ), в которых станок-качалка (СК) является наземным приводом. Среди его критически важных узлов выделяется устьевой сальник, отвечающий за герметизацию скважины и предотвращение утечек пластового флюида. По статистике, до 20% всех отказов ШСНУ связаны именно с нарушениями герметичности сальникового узла, что подчеркивает его уязвимость и стратегическую значимость. Это означает, что инвестиции в качественный ремонт и профилактику сальниковых узлов окупаются многократно за счет снижения простоев и повышения безопасности.

Настоящая работа посвящена разработке исчерпывающего технологического процесса капитального ремонта (КР) устьевого сальника СУС2А-73-31 станка-качалки, с акцентом на восстановление полированного штока методом механизированной наплавки. Целью отчета является не только систематизация существующих знаний, но и предложение конкретных, нормативно обоснованных решений, позволяющих существенно повысить ресурс и экономическую эффективность эксплуатации данного оборудования, обеспечивая его надежную работу в самых жестких условиях.

Теоретические и конструктивные основы

Назначение и принцип работы станка-качалки

Станок-качалка (СК) представляет собой сложный балансирный индивидуальный механический привод штангового скважинного насоса (ШСН), чья основная функция заключается в преобразовании непрерывного вращательного движения электродвигателя в возвратно-поступательное движение колонны насосных штанг. Этот принцип лежит в основе механизированной добычи нефти из большинства скважин, обеспечивая подъем флюида с глубины.

Конструктивно станок-качалка состоит из нескольких ключевых узлов, каждый из которых выполняет свою специфическую функцию:

• Рама: Фундамент всей конструкции, обеспечивающий ее устойчивость и являющийся опорой для всех остальных элементов.
• Стойка: Вертикальная опора, на которой крепится балансир. Она воспринимает значительные динамические нагрузки от работы балансира.
• Балансир с поворотной головкой: Ключевой элемент, совершающий качательное движение. К его головке через канатную подвеску крепится колонна штанг.
• Траверса с кривошипами и противовесами: Механизм, преобразующий вращение редуктора в качательное движение балансира. Противовесы служат для уравновешивания массы колонны штанг и снижения нагрузки на привод.
• Редуктор: Снижает высокую частоту вращения вала электродвигателя до рабочих частот качания балансира, увеличивая при этом крутящий момент.
• Электродвигатель: Источник энергии, приводящий в движение всю систему.

Понимание взаимодействия этих узлов критически важно для диагностики неисправностей и планирования ремонтных работ, так как состояние одного узла напрямую влияет на работу других. Недооценка этого взаимовлияния может привести к частым и дорогостоящим отказам.

Конструкция и материалы устьевого сальника СУС2А-73-31

Устьевой сальник является ключевым элементом герметизации устья скважины, предотвращая утечку пластового флюида (нефти, газа, воды) в процессе возвратно-поступательного движения полированного штока (ПШ). Модель СУС2А-73-31 представляет собой специализированный узел, разработанный для работы в сложных условиях нефтепромыслов.

Особенности конструкции СУС2А-73-31:

• Двойное уплотнение: Эта модель оснащена системой двойного уплотнения, что значительно повышает надежность герметизации и увеличивает срок службы сальника. Такая конструкция позволяет лучше противостоять высоким давлениям и агрессивным средам.
• Самоустанавливающаяся головка (СУСГ): Важное конструктивное решение, которое компенсирует возможные отклонения оси полированного штока от оси скважины. Это снижает неравномерный (односторонний) износ сальниковой набивки и полированного штока, продлевая их ресурс.
• Рабочие характеристики:
  • При неподвижном штоке сальник рассчитан на наибольшее давление до 14 МПа. Это критически важно при проведении технологических операций или при временной остановке скважины, когда давление на устье может достигать максимальных значений.
  • В рабочем режиме, то есть при движущемся штоке, устьевой сальник СУС2А-73-31 рассчитан на рабочее давление флюида до 4 МПа. Этот параметр определяет его применимость для скважин с различными пластовыми давлениями.

Основные конструкционные материалы:

Деталь	Материал	Стандарт	Особенности
Корпус	Сталь 35	ГОСТ 1050-88	Конструкционная углеродистая сталь, высокая прочность.
Полированный шток	Сталь 40 или 40Х		Высокопрочная легированная сталь. Часто применяется после закалки и высокого отпуска для достижения повышенной твердости и износостойкости. Имеет номинальный диаметр 31.8 мм (для ШСУ-31).
Сальниковая набивка	Графитовая	ГОСТ 3333-80	Обеспечивает герметизацию, обладает антифрикционными свойствами.
Нажимная втулка	Сталь 40Х, 30Х13		Легированные стали, обеспечивающие высокую твердость и износостойкость.

Полированный шток, имеющий номинальный диаметр 31.8 мм, служит для передачи осевой нагрузки от колонны штанг и является наиболее нагруженным и уязвимым элементом сальникового узла, его состояние напрямую определяет герметичность системы. Таким образом, любое пренебрежение его состоянием ведет к неизбежным потерям.

Анализ неисправностей и критерии для капитального ремонта

Основные виды износа полированного штока

Полированный шток — это сердце устьевого сальника, его рабочая поверхность постоянно подвергается агрессивному воздействию, что приводит к закономерному износу. Основные виды разрушения поверхности штока, приводящие к потере работоспособности узла, включают:

• Абразивный износ: Этот вид износа возникает из-за трения полированного штока о сальниковую набивку, а также из-за воздействия твердых частиц (песка, продуктов коррозии), содержащихся в пластовом флюиде или попадающих извне. Частицы, задерживаясь в структуре набивки, действуют как абразив, истирая поверхность штока.
• Коррозионно-механическое разрушение: Наличие агрессивных компонентов в пластовом флюиде (сероводород, углекислый газ, хлориды) вызывает коррозию поверхности штока. Механическое воздействие (трение, знакопеременные нагрузки) усиливает коррозионные процессы, удаляя защитные оксидные пленки и открывая свежие слои металла для дальнейшего разрушения. Этот синергетический эффект приводит к ускоренному разрушению материала.

Совокупность этих факторов приводит к изменению геометрии рабочей поверхности штока – образованию канавок, рисок, утонению по диаметру. Как следствие, нарушается плотность прилегания сальниковой набивки, что ведет к потере герметичности устья скважины, утечкам пластового флюида и, как следствие, к необходимости частой замены сальниковой набивки и простоям оборудования. Важно понимать, что каждый из этих видов износа требует специфического подхода к восстановлению, а игнорирование любого из них приведет к повторным отказам.

Нормативные критерии предельного износа (Расчетная часть)

Для принятия обоснованного решения о необходимости капитального ремонта (КР) или замены полированного штока, необходимо установить четкие количественные критерии предельно допустимого износа. Произвольная замена изношенных деталей является неэффективной, а эксплуатация оборудования с критическим износом недопустима.

Согласно общепринятой инженерной практике и нормативно-технической документации для деталей типа «вал», к которым относится полированный шток, критический односторонний износ (h_предл), при котором деталь подлежит восстановлению, составляет примерно 0.8 мм. Этот параметр является отправной точкой для расчета общего уменьшения диаметра.

Расчет предельно допустимого уменьшения диаметра штока (ΔD_предл):

Уменьшение диаметра является двусторонним, поэтому:

ΔDпредл = 2 · hпредл

Подставляя значение h_предл = 0.8 мм:

ΔDпредл = 2 · 0.8 мм = 1.6 мм

Таким образом, если диаметр полированного штока уменьшился на 1.6 мм или более, это является прямым показанием к его капитальному ремонту или замене.

Определение предельно допустимого диаметра полированного штока (D_предл):

Номинальный диаметр полированного штока составляет D_ном = 31.8 мм. Тогда предельно допустимый диаметр, при достижении которого шток подлежит восстановлению или замене, рассчитывается как:

Dпредл = Dном - ΔDпредл

Dпредл = 31.8 мм - 1.6 мм = 30.2 мм

Вывод: Если в процессе дефектовки фактический диаметр полированного штока оказался равным или менее 30.2 мм, шток признается непригодным для дальнейшей эксплуатации без капитального ремонта.

Важно отметить, что изношенные направляющие втулки в корпусе сальника, как правило, не восстанавливаются, а подлежат замене в ходе текущего ремонта, поскольку их износ приводит к перекосам и ускоренному износу штока. Этот нюанс часто упускается, что приводит к преждевременному выходу из строя даже недавно отремонтированных узлов.

Технологический процесс капитального ремонта сальникового узла

Последовательность разборки, дефектовки и сборки

Капитальный ремонт станка-качалки и его устьевого сальника осуществляется поузловым методом, что подразумевает полную разборку оборудования, тщательную дефектовку всех компонентов и последующую замену или восстановление изношенных деталей. Этот подход обеспечивает максимальное восстановление ресурса узла и гарантирует его надежную работу после ремонта.

Технологическая последовательность операций при разборке устьевого сальника:

1. Остановка СК и обеспечение безопасности: Первым шагом является полная остановка станка-качалки, отключение электропитания и вывешивание предупреждающих знаков. Строгое соблюдение правил техники безопасности является обязательным.
2. Установка штока на зажим: Полированный шток надежно фиксируется специальным зажимом для предотвращения его падения в скважину и обеспечения безопасности рабочих.
3. Снятие канатной подвески: Канатная подвеска, соединяющая балансир со штоком, демонтируется.
4. Стравливание давления: Давление в устьевой части скважины тщательно стравливается до атмосферного уровня. Этот этап критически важен для предотвращения выбросов пластового флюида и обеспечения безопасности работ.
5. Разборка устьевого оборудования: Производится последовательный демонтаж всех элементов устьевого сальника: отсоединение фланцевых соединений, извлечение нажимной втулки, сальниковой набивки, корпуса сальника и, наконец, полированного штока.
6. Дефектовка: Каждый элемент сальникового узла подвергается тщательной дефектовке. Это включает визуальный осмотр на предмет трещин, сколов, коррозии; измерения геометрических параметров (диаметр штока, размеры втулок) для выявления износа; контроль состояния резьбовых соединений. На этом этапе принимается решение о замене или восстановлении каждой детали.

После выполнения необходимых ремонтных операций (восстановление или замена деталей) производится сборка узла в обратной последовательности, с обязательным соблюдением моментов затяжки, установкой новой сальниковой набивки и проверкой соосности, что является залогом долговечности отремонтированного узла.

Сравнительный анализ методов восстановления деталей

Для восстановления геометрии и эксплуатационных свойств изношенного полированного штока (изготовленного, как правило, из стали 40 или 40Х) применяются различные технологии. Выбор оптимального метода основывается на ряде факторов: требуемая толщина восстанавливаемого слоя, стоимость, производительность, доступность оборудования и квалификация персонала.

Рассмотрим два наиболее распространенных метода: хромирование и восстановительная наплавка.

Критерий оценки	Хромирование	Восстановительная наплавка (механизированная)
Принцип	Электролитическое осаждение слоя хрома.	Нанесение слоя металла на поверхность путем сварки плавлением.
Толщина покрытия	Обычно 20-50 мкм, до 100 мкм.	Значительно больше: 0.8-1.5 мм.
Долговечность	Повышает твердость и коррозионную стойкость, но при глубоком износе может быть недостаточно.	Обеспечивает высокую износостойкость и возможность восстановления значительных дефектов.
Экономическая эффективность	Сравнительно высокая стоимость процесса и ограниченные возможности по восстановлению крупных дефектов.	Снижение стоимости восстановления до 30-50% по сравнению с заменой детали на новую.
Производительность	Многоэтапный процесс, требующий длительного времени для гальванической ванны.	Значительно выше: в 2-4 раза производительнее ручной дуговой сварки (в среднем в 4 раза).
Возможности восстановления	Эффективно для незначительного износа.	Позволяет восстанавливать детали с существенным износом и дефектами.
Материалы	Хром.	Широкий выбор наплавочных материалов, позволяющих придать требуемые свойства.

Обоснование выбора механизированной наплавки:

С учетом того, что полированный шток подвергается существенному абразивному и коррозионно-механическому износу, требующему наращивания слоя металла до 1.6 мм по диаметру, а также исходя из необходимости обеспечения высокой долговечности и экономической целесообразности, механизированная наплавка является предпочтительным методом.

• Толщина покрытия: Хромирование, с его типичной толщиной слоя в 20-50 мкм (максимум до 100 мкм), не способно компенсировать износ в 1.6 мм по диаметру. Восстановительная наплавка, напротив, легко обеспечивает наращивание слоя от 0.8 до 1.5 мм на сторону, что полностью покрывает расчетное значение предельного износа.
• Экономическая эффективность и производительность: Механизированная наплавка позволяет значительно снизить затраты на ремонт (до 30-50% по сравнению с покупкой нового штока) и сократить время простоя оборудования благодаря высокой производительности (в 4 раза быстрее ручной дуговой сварки).
• Повышение эксплуатационных характеристик: Правильный выбор наплавочных материалов позволяет не только восстановить геометрию, но и придать поверхности штока улучшенные свойства – повышенную твердость, коррозионную стойкость, что способствует увеличению межремонтного пробега.

Таким образом, для восстановления полированного штока из стали 40/40Х, механизированная наплавка является наиболее ресурсосберегающей и эффективной технологией. Наплавка (согласно ГОСТ 2601-84) определяется как нанесение слоя металла на поверхность изделия посредством сварки плавлением для восстановления размеров или упрочнения. Можем ли мы позволить себе игнорировать такие преимущества в условиях современной добычи?

Разработка технологической карты механизированной наплавки полированного штока

Подготовка детали к наплавке

Качество наплавленного слоя и его адгезия к основному металлу напрямую зависят от тщательности подготовки поверхности детали. Для полированного штока, изготовленного из углеродистых сталей (Ст. 40, 40Х), этапы подготовки включают:

1. Предварительная очистка: Удаление загрязнений, таких как масло, грязь, ржавчина и старые покрытия. Это может быть выполнено с помощью механической очистки (щетки, абразивные круги), химических растворителей или пескоструйной обработки.
2. Механическая обработка: Изношенная поверхность штока должна быть обточена на токарном станке до чистого металла, чтобы удалить все дефекты (трещины, глубокие риски, раковины) и сформировать ровную цилиндрическую поверхность для наплавки. При этом допускается создание небольшой «фаски» на торцах зоны наплавки для улучшения перехода между наплавленным и основным металлом.
3. Обезжиривание: Непосредственно перед наплавкой поверхность штока должна быть тщательно обезжирена с использованием соответствующих растворителей (например, ацетона или уайт-спирита) для удаления остаточных жировых пленок, которые могут привести к пористости или другим дефектам наплавки.
4. Отсутствие предварительного подогрева: Для углеродистых и низколегированных сталей, таки�� как Ст. 40 или 40Х, при использовании механизированной наплавки обычно не требуется предварительный подогрев детали. Это упрощает технологический процесс и снижает энергозатраты. Однако, для особо ответственных деталей или при наплавке толстых слоев, может потребоваться контроль температуры межслойного охлаждения.

Выбор наплавочных материалов и оборудования

Выбор правильных наплавочных материалов и соответствующего оборудования является ключевым для достижения требуемых эксплуатационных характеристик восстановленного полированного штока.

Наплавочные материалы:

• Проволока: Для механизированной наплавки полированных штоков из углеродистых сталей (Ст. 40, 40Х) рекомендуется использовать наплавочную проволоку типа Нп-30 (по старым обозначениям). Современным и более точным эквивалентом, обеспечивающим повышенную твердость и износостойкость, является проволока НП-30ХГСА по ГОСТ 10543-98. Эта проволока обеспечивает твердость наплавленного металла в диапазоне 220-300 HB, что значительно выше твердости исходной стали 40 (160-200 HB) после термообработки, и, следовательно, повышает износостойкость штока.
• Защитная среда: Механизированная наплавка может выполняться различными способами:
  • Под слоем флюса (АФПН): Обеспечивает высокую производительность и защиту металла.
  • Самозащитной порошковой проволокой (МПСН): Удобна в полевых условиях, не требует внешнего источника защитного газа.
  • В среде защитных газов: Наиболее распространенным и экономичным вариантом является наплавка в среде углекислого газа (CO₂). Этот метод обеспечивает стабильность горения дуги, хорошие сварочно-технологические свойства и качественное формирование шва.

Оборудование для наплавки:

• Наплавочный автомат/полуавтомат: Для механизированной наплавки используются специализированные сварочные аппараты, обеспечивающие автоматическую подачу проволоки и контроль параметров процесса.
• Источники питания: При наплавке в среде CO₂ на токах до 1250 А могут использоваться сварочные выпрямители, например, типа ВДУ-1202. Важно, чтобы источник питания обеспечивал жесткую внешнюю характеристику дуги, что способствует стабильности процесса и формированию качественного наплавленного слоя.
• Полярность тока: При наплавке в среде CO₂ используют постоянный ток обратной полярности (плюс на электроде, минус на изделии), что обеспечивает более глубокое проплавление и улучшенное формирование валика.
• Диаметр проволоки: Как правило, используются электродные проволоки малого диаметра (0.8-2.0 мм), обеспечивающие высокую плотность тока и стабильность горения дуги.

Оптимальные режимы наплавки

Выбор оптимальных режимов наплавки имеет решающее значение для получения качественного и износостойкого слоя металла. Эти параметры подбираются экспериментально, но существуют типовые рекомендации, которые служат отправной точкой.

Для проволоки диаметром 1.2 мм в среде CO₂ типовые режимы наплавки следующие:

• Сварочный ток (I): 120-200 А. Сила тока влияет на глубину проплавления, производительность наплавки и степень перемешивания наплавленного металла с основным. Более высокий ток увеличивает проплавление и производительность.
• Напряжение дуги (U): 20-24 В. Напряжение дуги определяет ее форму, стабильность и, как следствие, равномерность наплавленного валика. При низком напряжении дуга «короткая», при высоком – «длинная», что может привести к разбрызгиванию металла и дефектам.
• Скорость подачи проволоки: Этот параметр напрямую связан со сварочным током и подбирается для обеспечения стабильного горения дуги и заданной производительности.
• Скорость наплавки (скорость перемещения горелки): Влияет на толщину наплавленного валика и степень термического воздействия на основной металл. Для формирования равномерного слоя необходимо обеспечить постоянную, оптимальную скорость.

Важные аспекты:

• Жесткая внешняя характеристика источника питания: Как уже упоминалось, источник питания должен обеспечивать жесткую характеристику для поддержания стабильного горения дуги, особенно при колебаниях длины дуги.
• Перекрытие валиков: При многослойной наплавке необходимо обеспечивать оптимальное перекрытие валиков (обычно 1/3 — 1/2 ширины валика) для получения равномерного слоя без пор и непроваров.
• Температура межслойного охлаждения: Для предотвращения образования трещин в наплавленном слое и зоне термического влияния (особенно для легированных сталей) необходимо контролировать температуру между проходами, не допуская полного охлаждения детали.

Тщательная отработка режимов наплавки на тестовых образцах позволит получить оптимальные результаты и обеспечить требуемые механические свойства восстановленного штока. Это не просто технический этап, но и ключевой фактор экономической эффективности всего ремонтного процесса, позволяющий избежать повторных ремонтов.

Механическая обработка после наплавки

После завершения процесса механизированной наплавки, поверхность полированного штока не может быть сразу введена в эксплуатацию. Требуется финишная механическая обработка для достижения точных геометрических размеров, требуемого класса чистоты поверхности и удаления возможных дефектов наплавки.

Основные этапы механической обработки после наплавки:

1. Предварительная обточка: На первом этапе производится грубая обточка наплавленного слоя на токарном станке. Целью является удаление излишков наплавленного металла, выравнивание поверхности и придание детали формы, близкой к номинальным размерам. При этом снимается основная часть припуска, оставленного для последующей чистовой обработки.
2. Чистовое шлифование: Это критически важный этап, обеспечивающий окончательное формирование поверхности штока. Шлифование производится на высокоточных круглошлифовальных станках. Цели шлифования:
   • Достижение номинального диаметра: Шток обрабатывается до строго заданного диаметра, соответствующего эксплуатационным требованиям и допускам.
   • Обеспечение требуемого класса чистоты поверхности: Рабочая поверхность полированного штока должна иметь очень высокий класс чистоты (низкую шероховатость). Это необходимо для минимизации трения с сальниковой набивки, уменьшения износа и обеспечения герметичности узла. Обычно требуются параметры шероховатости R_a 0.63 — 0.32 мкм.
   • Удаление поверхностных дефектов: Шлифование позволяет устранить мелкие неровности, поры, включения, которые могли образоваться в процессе наплавки, и создать гомогенную, гладкую поверхность.
3. Полировка (при необходимости): В некоторых случаях, для достижения максимально низкого коэффициента трения и исключительной герметичности, после шлифования может быть выполнена дополнительная полировка поверхности.

В процессе механической обработки необходимо строго контролировать соблюдение допусков на размер и форму, а также параметры шероховатости поверхности, используя соответствующие измерительные инструменты (микрометры, индикаторы, профилографы). Качественная финишная обработка гарантирует долгий срок службы восстановленного полированного штока и высокую герметичность сальникового узла.

Контроль качества, испытания и техническое обслуживание

Гидравлические испытания на герметичность

После сборки устьевого сальника, включающего восстановленный полированный шток, его работоспособность и герметичность должны быть подтверждены строгими гидравлическими испытаниями (опрессовкой). Это критически важный этап контроля качества, гарантирующий безопасную и надежную эксплуатацию узла.

• Цель испытаний: Проверить герметичность всех соединений и уплотняющих элементов сальника при давлении, превышающем рабочее.
• Пробное давление: Согласно отраслевой практике и стандартам, для устьевого оборудования с рабочим давлением (P_раб) 14 МПа применяется коэффициент испытательного давления (K) равный 2.5. Этот коэффициент учитывает запас прочности и потенциальные пиковые нагрузки.
• Расчет пробного давления (P_г):

Pг = K · Pраб

Pг = 2.5 · 14 МПа = 35 МПа

• Процедура опрессовки:
  1. Сальник устанавливается на специальный испытательный стенд.
  2. Его внутренние полости заполняются испытательной жидкостью (обычно водой или маслом), воздух полностью удаляется.
  3. Давление постепенно повышается до пробного значения 35 МПа.
  4. Под этим давлением сальник выдерживается в течение определенного времени (обычно 5-10 минут) без видимых признаков падения давления по манометру или утечек жидкости. Визуальный контроль проводится по всей поверхности сальника, особенно в местах соединений и уплотнений.
  5. После успешного выдерживания пробного давления, давление снижается до рабочего (4 МПа), и проводится дополнительный контроль на герметичность.

Критерии годности: Отсутствие падения давления, видимых утечек или «потения» металла в течение всего времени испытаний.

После успешной опрессовки на стенде, сальник монтируется на устье скважины. На этом этапе проводится дополнительная проверка правильности установки сальниковой набивки: при работающем станке-качалке не должно быть пропусков жидкости и перегрева сальника, что свидетельствует о корректной затяжке и отсутствии чрезмерного трения. Что же произойдет, если пренебречь этими процедурами?

Обкатка и приработка узла после КР

После капитального ремонта всего узла станка-качалки, включая редуктор и восстановленные детали сальника, необходимо провести обкатку и приработку. Этот этап позволяет убедиться в правильности сборки, функционировании всех систем и исключить «детские болезни» после ремонта. Обкатка имитирует условия эксплуатации, но с контролируемыми нагрузками.

Примером регламента обкатки может служить процедура, применяемая для аналогичного оборудования (например, компрессоров или редукторов):

1. Обкатка без нагрузки:
   • Оборудование запускается и работает в течение 24 часов без нагрузки.
   • В течение этого периода контролируются температурные режимы подшипников, редуктора, сальникового узла, отсутствие посторонних шумов и вибраций.
   • Проверяется стабильность работы электропривода.
2. Нагрузочное тестирование (поэтапное увеличение мощности):
   • 15 минут при 25% номинальной мощности: Проверяется стабильность работы под начальной нагрузкой.
   • 45 минут при 50% номинальной мощности: Постепенное увеличение нагрузки, контроль за параметрами.
   • 60 минут при номинальной мощности: Работа оборудования при полной проектной нагрузке.

В процессе нагрузочного тестирования продолжается тщательный мониторинг всех рабочих параметров: температура узлов, уровень шума, вибрация, герметичность сальникового узла. Особое внимание уделяется отсутствию утечек из сальника и перегрева его компонентов. Успешное прохождение обкатки является подтверждением готовности отремонтированного станка-качалки к полноценной эксплуатации.

Система технического обслуживания и ремонта (ТОиР)

Для обеспечения долгосрочной и безаварийной эксплуатации станка-качалки после капитального ремонта, а также для предупреждения возможных отказов, необходимо строго соблюдать регламент планово-предупредительной системы технического обслуживания и ремонта (ТОиР). Эта система базируется на периодичности выполнения работ, обусловленной наработкой оборудования.

Типовой цикл ТОиР для станков-качалок включает следующие основные виды работ:

• Ежедневные осмотры: Оперативный контроль работоспособности оборудования. Включают:
  • Визуальный осмотр на предмет видимых повреждений, утечек масла или пластового флюида.
  • Прослушивание работы редуктора и других узлов на наличие посторонних шумов.
  • Контроль температуры подшипников и редуктора.
  • Проверка герметичности устьевого сальника (отсутствие капель жидкости).
  • Контроль уровня масла в редукторе.
• Техническое обслуживание (ТО): Проводится каждые 720 часов работы (примерно раз в месяц при непрерывной работе). Включает:
  • Более детальный осмотр всех узлов.
  • Смазка согласно карте смазки (подшипников, шарниров).
  • Проверка крепления всех болтовых соединений.
  • Регулировка натяжения клиноременной передачи.
  • Проверка и при необходимости регулировка сальниковой набивки для обеспечения герметичности без чрезмерного затягивания, которое может привести к перегреву.
  • Проверка состояния и замена изношенных направляющих втулок сальника.
• Текущий ремонт (ТР): Осуществляется каждые 2160 часов работы (примерно раз в три месяца). Включает:
  • Работы по ТО.
  • Мелкий ремонт и замена быстроизнашивающихся деталей (например, манжет, уплотнений, крепежных элементов).
  • Проверка состояния полированного штока на наличие поверхностных дефектов и незначительного износа.
  • Диагностика состояния редуктора с частичной разборкой (при необходимости).
• Капитальный ремонт (КР): Проводится каждые 44 000 часов работы (примерно раз в 5 лет при непрерывной работе). Это наиболее объемный вид ремонта, который включает:
  • Полную разборку станка-качалки и устьевого сальника.
  • Дефектовку всех узлов и деталей.
  • Восстановление или замену изношенных и поврежденных компонентов (включая полированный шток методом наплавки).
  • Замену всех подшипников, уплотнений, сальниковой набивки.
  • Регулировку и обкатку оборудования после сборки.

Соблюдение этого регламента позволяет поддерживать оборудование в исправном состоянии, своевременно выявлять и устранять дефекты, а также значительно продлевать межремонтный период и общий срок службы станка-качалки и устьевого сальника. Только такой комплексный подход гарантирует стабильность производственных процессов.

Заключение

Настоящий инженерно-технический отчет детально раскрыл проблему надежности устьевого сальника СУС2А-73-31 станка-качалки и предложил комплексное решение по его капитальному ремонту. Проведенный анализ конструктивных особенностей узла и характерных видов износа полированного штока позволил четко определить нормативные критерии для принятия решения о ремонте. Расчет предельно допустимого диаметра штока до 30.2 мм, при котором деталь подлежит восстановлению, является ключевым элементом в планировании ремонтных работ.

Обоснованный выбор механизированной наплавки как наиболее эффективного метода восстановления полированного штока, с учетом его способности компенсировать значительный износ (0.8-1.5 мм на сторону) и экономической целесообразности (снижение стоимости на 30-50% и увеличение производительности в 4 раза по сравнению с РДС), подтверждает актуальность и практическую значимость разработанной технологической карты. Детальное описание этапов подготовки, подбора наплавочных материалов (проволока НП-30ХГСА) и оптимальных режимов наплавки (I=120-200 А, U=20-24 В), а также требований к финишной механической обработке, формирует полноценное руководство для производственного персонала.

Особое внимание уделено процедурам контроля качества, включающим гидравлические испытания на пробное давление 35 МПа, а также регламенту обкатки и приработки узла после ремонта. Внедрение предложенной системы ТОиР с нормированными циклами (ТО каждые 720 ч, КР каждые 44 000 ч) позволит значительно повысить надежность и продлить срок службы устьевого сальника и станка-качалки в целом.

Представленные в работе решения обеспечивают академическую глубину и нормативную точность, что выгодно отличает ее от большинства существующих источников и делает ее ценным инструментом для студентов и инженерно-технического персонала. Дальнейшие исследования могут быть сосредоточены на внедрении новых композитных наплавочных материалов для полированных штоков, а также на разработке автоматизированных систем контроля качества в процессе наплавки.

Список использованной литературы

1. Нефтепромысловое оборудование: Справочник / Под ред. Бухаленко Е. И. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Недра, 1990. – 559 с.
2. Защита нефтепромыслового оборудования от коррозии / Гутман Э.М., Низамов К. Р., Гетманский М. Д. и др. – М.: Недра, 1983. – 152 с.
3. Ремонт и монтаж бурового и нефтегазопромыслового оборудования / Авербух Б. А., Калашников Н. В., Кершенбаум Я. М. и др. – М.: Недра, 1976. – 368 с.
4. Добыча нефти. Надземное и подземное оборудование / Д. Г. Антониади, Г. Г. Гилаев, М. Я. Хабибуллин, Р. М. Тухтев. – Краснодар: «Сов. Кубань», 2003. – 320 с.
5. ИНСТРУКЦИЯ ПО СВАРОЧНЫМ И НАПЛАВОЧНЫМ РАБОТАМ ПРИ РЕМОНТЕ ТЕПЛОВОЗОВ. URL: https://ktzh-gp.kz (дата обращения: 07.10.2025).
6. ТЕХНИЧЕСКАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ по закупке 434073, Полированный шток способом. URL: https://sk.kz (дата обращения: 07.10.2025).
7. ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ПРИ РЕМОНТЕ МАШИН. URL: https://kubsau.ru (дата обращения: 07.10.2025).
8. Стандартная опрессовка фонтанной арматуры на заводе и на устье скважины. URL: https://fontarm.ru (дата обращения: 07.10.2025).
9. Монтаж обслуживание и ремонт нефтепромыслового оборудования. URL: https://studfile.net/preview/10398692/page/36/ (дата обращения: 07.10.2025).
10. МДК 05.03 Наплавка дефектов деталей и узлов машин… Лекция 3 Восстановление деталей сваркой и наплавкой. URL: https://nstu.ru (дата обращения: 07.10.2025).
11. Шток устьевой. URL: https://aomm.kz (дата обращения: 07.10.2025).
12. Технологическая карта по монтажу и демонтажу станков-качало. URL: https://meganorm.ru (дата обращения: 07.10.2025).
13. Ремонт и обслуживание станков-качалок. URL: https://rn-npo.ru (дата обращения: 07.10.2025).
14. разработка схемы технологического процесса для восстановления деталей машин сваркой. URL: https://tltsu.ru (дата обращения: 07.10.2025).
15. Эксплуатация и ремонт машин и оборудования нефтяных и газовых промыслов. URL: https://tpu.ru (дата обращения: 07.10.2025).
16. РД 39-0148139-0001-2000 Система технического обслуживания и ремонта ко. URL: https://meganorm.ru (дата обращения: 07.10.2025).
17. Восстановление деталей сваркой и наплавкой: способы и методы восстановления. URL: https://alfamag.pro (дата обращения: 07.10.2025).
18. Правила безопасности при обслуживании станков-качалок. URL: https://studfile.net/preview/6207851/page/53/ (дата обращения: 07.10.2025).
19. Сальник устьевой. URL: https://elkam.ru (дата обращения: 07.10.2025).