Обоснована необходимость совершенствования приводов установок штанговых скважинных насосов (УШСН), эксплуатирующихся в условиях малодебитных и осложненных скважин. Для осложненных условий нефтедобычи перспективно применение гидравлического привода УШСН, позволяющего подбирать и устанавливать рациональные режимы работы скважинного оборудования. Приведены результаты сравнительных испытаний традиционных механических и гидравлических приводов УШСН с пневматическим и электродинамическим типами уравновешивания. Предложен обобщенный показатель оценки эффективности функционирования перспективных гидроприводов УШСН – коэффициент энергоэффективности. Экспериментально доказано, что использование гидравлического привода УШСН с пневматическим уравновешиванием характеризуется низкой энергоэффективностью процесса добычи скважинной жидкости. Применение испытываемого гидропривода УШСН позволило успешно устранить асфальтосмолопарафиновые отложения и минимизировать время простоя скважины. Результаты испытаний традиционного механического привода УШСН и гидравлического привода с электродинамическим уравновешиванием показали удовлетворительную энергоэффективность последнего. Достоинством гидравлического привода УШСН с электродинамическим уравновешиванием является простота конструкции гидравлической части. Процесс рекуперации электроэнергии при работе системы управления привода обусловливает увеличение реактивной составляющей мощности в сети нефтепромысла и появление гармонических помех, негативно сказывающихся на работе потребителей. Предложены технические решения, направленные на повышение энергоэффективности функционирования и увеличение наработки гидравлических приводов УШСН в условиях малодебитных и осложненных скважин. Приведены методические основы оценки экономической эффективности внедрения перспективных гидроприводов УШСН.
Описаны технологические особенности использования высокопроизводительных комбайнов «Урал-20Р» в условиях калийных рудников России. Показано, что при мощности отрабатываемых калийных пластов свыше 4 м используется двухслойная выемка руды. Подрубка пласта, реализуемая вторым ходом комбайна в очистной камере, осуществляется неполным сечением исполнительных органов. Штатная система управления, индикации и защит комбайна «Урал-20Р» не позволяет контролировать и осуществлять достоверную оценку величины динамических составляющих нагрузок на приводы выемочной машины, а также отслеживать скорость подачи комбайна на забой. Регулирование параметров работы и оценка степени нагруженности приводов выемочной машины в режиме реального времени возложены на оператора. Изложены основы методики проведения экспериментальных исследований по оценке нагруженности приводов комбайнов «Урал-20Р» при разрушении калийного массива неполным сечением исполнительных органов. Описано устройство и порядок работы программно-регистрирующего комплекса «Ватур», реализующего измерение, регистрацию и запись электрических параметров приводных двигателей выемочной машины. Приведены результаты исследований процесса формирования нагрузок на элементы приводов комбайнов «Урал-20Р» при отработке забоя неполным сечением исполнительных органов. Доказано, что работа комбайнов на подрубке пласта с большой скоростью подачи сопровождается значительными динамическими нагрузками на приводы планетарных органов и перегрузкой приводов бермовых органов, что приводит к ускоренному расходу ресурса и аварийным отказам редукторов и электродвигателей выемочной машины.
Проанализированы статистические данные о надежности шахтных самоходных вагонов (ШСВ), эксплуатирующихся на калийных рудниках Верхнекамского месторождения калийно-магниевых солей. Определены основные узлы, лимитирующие ресурс ШСВ. Доказано, что наиболее распространенными отказами самоходных вагонов являются выход из строя ступиц колес, шестерен конического редуктора и ходовых электродвигателей. Выполнен анализ системы технического обслуживания и ремонта шахтных самоходных вагонов. Указано, что планово-предупредительная система ремонтов ШСВ характеризуется низкой эффективностью и высокими материальными затратами: зачастую обслуживание вагонов осуществляется по факту возникновения отказа, что приводит к длительным простоям не только конкретной доставочной машины, но и всего добычного комплекса. Предложен метод оценки технического состояния электромеханической части шахтного самоходного вагона по характеру потребляемой мощности. Указанный метод позволяет осуществлять контроль нагруженности приводов шахтного самоходного вагона, а также оценивать техническое состояние приводов доставочных машин в режиме реального времени. По истечении нормативного срока службы шахтного самоходного вагона, указанного в эксплуатационной документации, дальнейшая его эксплуатация запрещается и вагон подлежит экспертизе промышленной безопасности. В рамках проведения экспертизы необходимо определять наработку и выполнять расчет срока службы шахтного самоходного вагона за пределами нормативного периода. Разработана методика определения остаточного срока службы шахтных самоходных вагонов на основании данных приборного контроля в условиях калийных рудников.
Представлены результаты экспериментальных исследований по оценке нагруженности балансирных станков-качалок (СК) штанговых скважинных насосных установок (ШСНУ). Отмечается, что ключевым фактором, оказывающим наиболее существенное влияние на наработку ШСНУ на отказ, является уравновешенность балансирного СК, определяющая величину удельных энергозатрат на подъем пластовой жидкости и уровень динамических нагрузок на узлы станка. Обоснована актуальность использования программно-регистрирующих комплексов оценки нагруженности узлов насосных установок нефтяных промыслов. Описан принцип действия и конструкция программно-регистрирующего комплекса «АКД-СК». Доказана перспективность применения способа приборного контроля параметров работы и оценки технического состояния ШСНУ на основе анализа величины и характера изменения нагрузок приводных электродвигателей, определяемых посредством регистрации мгновенных значений потребляемых мощностей. Изложены основные положения методики анализа ваттметрограмм приводных двигателей ШСНУ. Описан характер проявления основных дефектов погружных насосов и балансирных СК. Представлены результаты опытно-промышленных испытаний балансирных СК, оснащенных перспективными вентильными электродвигателями и интеллектуальными станциями управления. Доказано, что использование вентильных двигателей позволяет снизить удельные энергозатраты на подъем пластовой жидкости, что повышает эффективность работы ШСНУ. Однако наличие переходных процессов и генераторных режимов работы вентильных двигателей способствует возникновению значительных динамических нагрузок, которые вследствие жесткой посадки ротора вентильного двигателя на вал редуктора негативно влияют на ресурс подшипников редуктора станка-качалки. Доказано, что отсутствие у испытываемых вентильных двигателей собственных подшипниковых опор обусловливает высокую вероятность заклинивания двигателя при нарушении работы подшипников и появлении радиальных биений на приводном валу редуктора СК.
Рассмотрен процесс разрушения калийного массива исполнительными органами добычных машин с перекрестными резами и предлагается стенд для исследования влияния параметров среза на формирование последовательных элементарных сколов, составляющих срез.
