В статье рассматривается порядок и особенности обследования, без вывода из процесса эксплуатации, станков-качалок различного типа, конструкций, способа уравновешивания.
Ключевые слова:техническое диагностирование, станки-качалки, экспертиза промышленной безопасности, неразрушающий контроль.
The article discusses the procedure and especially the survey, without prompting from the process of operation, pumping units of various types, structures, methods of balancing.
Keywords: technical diagnostics, pumping units, examination of industrial safety, non-destructive testing.
Станок-качалка — это индивидуальный балансирный механический привод глубинного штангового скважного насоса, применяемого для добычи воды и нефти из недр.
Название «станок-качалка» соответствует ГОСТ 5866–76 «Станки-качалки Технические условия» [1], на данный момент термин заменен на «привод штангового скважинного насоса», согласно ГОСТ Р 51763–2001 «Приводы Штанговых Скважинных Насосов» [2].
Для удобства изложения информации в данной статье мы будем применять термин «станок-качалка».
В современных условиях, когда значительная, (более 85 %) часть станков-качалок отечественного и импортного производства отработала нормативный срок службы, актуальность надежной эксплуатации данного вида оборудования чрезвычайно высока.
Месторождения нефти расположены на площадях большой протяжённости, чаще всего вдали от крупных населенных пунктов, часто в очень труднодоступных местах. Процесс добычи является единым сложным технологическим процессом, зависящим от количества нефти непосредственно извлекаемым из рабочих скважин. Исключение или простой даже одного станка-качалки влечет ощутимые экономические потери.
Этим обусловлено все более растущая потребность в применении технического диагностирования станка-качалки без вывода его из процесса эксплуатации.
Согласно существующим требованиям Федерального закона «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» № 116-ФЗ от 21.07.1997г [3] и приказа Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 14 ноября 2013 г. N 538 «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности» [4] станки-качалки проходят процедуру экспертизы промышленной безопасности, с целью определения возможности продления срока безопасной эксплуатации.
В процессе проведения экспертизы промышленной безопасности станка-качалки экспертам часто приходиться сталкиваться с различными проблемами.
Анализ документации.
Документация на местах эксплуатации станков-качалок (Цех Добычи Нефти и Газа или опорные пункты бригады добычи нефти), часто находиться в неудовлетворительном состоянии.
Формуляры не полностью или неправильно заполнены.
Отсутствует документация, необходимая для разработки программы технического диагностирования станка-качалки, проведения экспертизы промышленной безопасности: паспорта завода-изготовителя, акты ремонтов и реконструкций, паспорта заводов-изготовителей дополнительного оборудования или основных узлов, дефектные ведомости, акты контроля технического состояния и технического диагностирования, заключения экспертизы промышленной безопасности.
Это значительно затрудняет: определение необходимого объема неразрушающего контроля, анализ прошедшего и текущего технического состояния станка-качалки, определения мест концентрации напряжений и узлов которые необходимо подвергнуть более тщательному контролю, расчет остаточного ресурса оборудования;
Комплексное техническое диагностирование.
В некоторых случаях неразрушающий контроль затруднен отсутствием должной полной подготовки к проведению технического диагностирования:
- некомплектность станка-качалки — отсутствуют один или несколько узлов;
- загрязненность нефтепродуктами;
- сильная коррозия основного металла и сварных швов;
- изменение конструкции узлов станка-качалки;
- несовпадение действительной марки станка-качалки с указанной в эксплуатационной документации;
- аварийное состояние станка-качалки;
- необходимостью совместной работы с другими организациями (проведение на соседних скважинах текущего или капитального ремонта скважин).
Техническое диагностирование является основным этапом для оценки текущего технического состояния стана-качалки, с целью определения текущего технического состояния, для последующего анализа и проведения экспертизы промышленной безопасности.
В процессе эксплуатации на элементы конструкции станка-качалки воздействуют: негативные факторы окружающей среды (низкие температуры, снег, дождь, ветер), некачественный монтаж, дефекты крепления составных частей металлоконструкций, удары зубчатой передачи в неисправных редукторах и удары штока об отложения в скважинном оборудовании, многократные циклические знакопеременные нагрузки, которые приводят к постепенной деградации прочностных характеристик материала, накоплению усталостных повреждений и появлению развивающихся макроскопических трещин, в наиболее нагруженных зонах металлоконструкций.
Исходя из многолетнего опыта нашей организации в обследовании станков-качалок, наиболее часто дефекты появляться в следующих узлах:
- поворотная головка балансира;
- втулка поворотной головки балансира;
- сварные швы шатунов;
- пальцы кривошипов;
- подвесной подшипник траверсы;
- рама.
Все вышеперечисленные, кроме рамы, части станка-качалки являются труднодоступными для осмотра и проведения неразрушающего контроля. и требуют: установки монтажных лесов и лестниц или применения специальных приспособлений для работы на высоте, производства работ в ограниченном пространстве, установки дополнительного (кроме естественного) освещения, различных дополнительных мероприятий, не предусмотренных в основном объеме обследования оборудования.
Опыт нашей организации показал эффективность проведения комплексного обследования с применением нескольких различных видов неразрушающего контроля:
Основные виды неразрушающего контроля:
- Метода магнитной памяти металла;
- Ультразвуковой толщинометрии;
- Визуально-измерительного контроля;
- Визуального осмотра в динамическом режиме.
Дополнительные виды неразрушающего контроля, используемые в случае обнаружения признаков дефектов или для оценки обнаруженных дефектов:
- Ультразвуковая дефектоскопия;
- Проникающими веществами;
- Вибрационной диагностики.
Комплексное техническое диагностирование позволяет эффективно и с большой степенью точности произвести обследование станка-качалки без вывода его из процесса эксплуатации, с небольшим периодом остановки, без демонтажа, разборки несущих конструкций и динамических агрегатов (редуктора и электродвигателя), с минимальным количеством мест удаления лакокрасочного покрытия для замеров толщины.
Оценка остаточного ресурса станка-качалки.
Основной трудностью в формировании итогового заключения о техническом состоянии и возможности продления срока безопасной эксплуатации станка-качалки является:
- определение технического состояния и остаточного ресурса отдельных узлов станка-качалки. Это обусловлено тем, что: в процессе эксплуатации станки-качалки подвергаться перемещению с одной скважины на другую, использование редукторов и электродвигателей бывших в употреблении или прошедших некачественный ремонт, отсутствию правильно заполненной эксплуатационной и ремонтной документации на отдельные узлы и станок-качалку в целом.
- наличие вероятности появления под действием внешних факторов, трещин в сварных швах и основном металле нагруженных узлов непосредственно через малый промежуток времени после проведения неразрушающего контроля.
- полное отсутствие нормативной документации (руководящие документы, правила безопасности, федеральные законы), однозначно регламентирующих оценку результатов анализа технической документации, неразрушающего контроля, норм расчета остаточного ресурса. Существующая нормативная база лишь определяет требования к изготовлению и эксплуатации станков-качалок [5–9].
Согласно вышесказанному следует вывод, что существующие методики требуют: наличия правильно заполненной эксплуатационной документации, большой базы данных результатов неразрушающего контроля, статистики отказов аналогичного оборудования, постоянной актуализации и являются способом определения, с определенной долей вероятности и ошибки остаточного ресурса станка-качалки.
Литература:
1. ГОСТ 5866–76 «Станки-качалки Технические условия».
2. ГОСТ Р 51763–2001 «Приводы Штанговых Скважинных Насосов».
3. Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» № 116-ФЗ от 21.07.1997г.
4. Приказ Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 14 ноября 2013 г. N 538 «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности», с изменениями Приказ Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 3 июля 2015 г. N 266«О внесении изменений в федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности».
5. ГОСТ 12.2.136–98 ССБТ «Оборудование штангонасосное наземное. Требования безопасности».
6. ГОСТ Р 51365–99 «Оборудование нефтепромысловое добычное устьевое. Общие технические условия».
7. Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности Приказ Ростехнадзора от 12 марта 2013 г. N 101.
8. ТР ТС-010–2011 Технический регламент Таможенного союза «О безопасности машин и оборудования».
9. Свод правил СП 70.13330.2012 «СНиП 3.03.01–87. Несущие и ограждающие конструкции» приказом Федерального агентства по строительству и жилищно-коммунальному хозяйству от 25 декабря 2012 г. N 109/ГС.
