СКВАЖИННАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1994 года по МПК F04B47/02 

Изобретение относится к области техники нефтедобычи, в частности к оборудованию для штанговой насосной добычи нефти.

Известны установки для штанговой насосной добычи нефти, где в качестве привода скважинного насоса применяются безбалансирные станки. В безбалансирном станке движение колонны насосных штанг, связанной со скважинным насосом, передается от редуктора через кривошипы, шатуны, соединенные с траверсой, и гибкое звено, перекинутое через дугообразную головку или канатный шкив и соединенное с подвеской устьевого штока.

Известно, что кинематика и динамика штанговой насосной установки имеют такую особенность, что кривая крутящего момента на выходном (ведомом) валу редуктора имеет два положительных и два отрицательных участка, соответственно располагающихся выше и ниже нулевой линии. Наличие участков отрицательных крутящих моментов связано с энергопотерями из-за плохого коэффициента формы кривой крутящего момента (отношение среднеквадратичного крутящего момента к среднему) и с плохим использованием конструктивной усталостной прочности зубчатых передач редуктора из-за большой амплитуды их нагружения. Улучшить форму кривой крутящего момента можно, применяя фазовый угол уравновешивания - конструктивно обеспечивая наличие определенного угла между направлением (продольной оси симметрии) кривошипа и направлением линии центра тяжести противовесов на кривошипе.

Известен безбалансирный станок, где применен фазовый угол уравновешивания, позволивший наклонно расположить шатун без ухудшения формы кривой крутящего момента. Недостатком этой конструкции является невозможность регулирования фазового угла без нарушения кинематики станка, между тем, при различных режимах откачки (диаметре скважинного насоса, глубине его подвески, длине хода устьевого штока и числе ходов балансира в минуту) необходимы различные значения фазового угла кривошипа в пределах его оптимальной величины.

Целью настоящего технического решения является обеспечение возможности получения различных значений фазового угла уравновешивания в зависимости от режима откачки.

Поставленная цель достигается тем, что кривошип в зоне соединения с шатуном снабжен хвостовиком, на котором выполнены отверстия, каждое из которых строго соответствует определенной постоянной величине, находящейся в пределах величины оптимального фазового угла, а шатун выполнен составным с возможностью регулирования длины, например в виде талрепа.

Благодаря предложенному решению обеспечивается возможность регулирования величины фазового угла в пределах его оптимальной величины без нарушения кинематики станка.

На фиг. 1 представлена схема скважинной насосной установки; на фиг.2 - общий вид наземного привода - безбалансирного станка; на фиг.3 - узел I на фиг. 2; на фиг. 4 - вид по стрелке А на фиг.3; на фиг.5 - узел I на фиг.2 (вариант ); на фиг.6 - вид по стрелке Б на фиг.5.

Скважинная насосная установка состоит из насоса 1, установленного в колонне насосно-компрессорных труб 2 и связанного при помощи колонны насосных штанг 3 с наземным приводом 4. Наземный привод 4 - безбалансирный станок состоит из фигурного кривошипа 5 с противовесом 6, шарнирно связанного с шатуном 7. Фигурный кривошип V-образной формы выполнен таким образом, что его продольная ось симметрии с линией центра тяжести противовесов образует фазовый угол. Кривошип 5 в зоне соединения с шатуном 7 снабжен хвостовиком 8, на котором выполнены отверстия 9, каждое из которых строго соответствует определенной постоянной величине, находящейся в пределах величины оптимального фазового угла. Кривошипно-шатунный механизм связан через дугообразную головку 10 при помощи гибкого звена 11 с колонной насосных штанг 3, а через редуктор 12 с электродвигателем 13.

Шатун 7 выполнен составным в виде двух головок - верхней 14 и нижней 15, соединенных стержнем (трубой) 16. Верхняя головка имеет внутреннюю левую резьбу, а нижняя - правую. Стержень имеет на концах разноименные резьбы. Контргайки 17 предназначены для фиксации резьбовых соединений.

Верхняя головка шатуна соединена с дугообразной головкой 10, а нижняя - с кривошипом 5.

Работает предложенная скважинная насосная установка по тому же принципу, по которому работают все штанговые насосные установки. Однако в предложенной установке обеспечивается регулировка величины фазового угла при изменениях режима откачки. Регулирование величины фазового угла производят одновременными изменениями места крепления шатуна 7, к кривошипу 5 при помощи отверстий 9, выполненных на хвостовике 8 кривошипа, и длины шатуна, раскрепив контргайки 17 вращением стержня 16. Благодаря тому, что оба действия производят взаимосвязанно, а также тому, что каждое отверстие соответствует строго определенной величине фазового угла, не происходит нарушения кинематики всего наземного привода, а следовательно, исключается создание аварийных ситуаций в скважине, связанных с нарушением кинематики привода. Кроме того, обеспечивается дополнительный эффект - возможность тонкой регулировки посадки насоса в скважине без вызова передвижного агрегата, только изменением длины шатуна.

Сущность изобретения: скважинный насос связан с колонной насосных штанг с наземным приводом, выполненным в виде кривошипно-шатунного безбалансирного станка с фигурным кривошипом с противовесами. Ось симметрии кривошипа образует фазовый угол с линией центра противовесов. На кривошипе в зоне соединения с шатуном в створе фазового угла выполнены отверстия. Шатун выполнен составным с возможностью регулирования длины в виде талрепа. 6 ил.

СКВАЖИННАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА, содержащая скважинный насос, связанный колонной насосных штанг с наземным приводом, выполненным в виде кривошипно-шатунного безбалансирного станка с фигурным кривошипом с противовесами, ось симметрии которого образует фазовый угол с линией центра противовесов, отличающаяся тем, что на кривошипе в зоне соединения с шатуном в створе фазового угла выполнены отверстия, а шатун выполнен составным с возможностью регулирования длины, например в виде талрепа.