ПРИВОД СКВАЖИННОГО ШТАНГОВОГО НАСОСА Российский патент 1996 года по МПК F04B47/02 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к приводам скважинных штанговых насосов, и может быть использовано при эксплуатации нефтяных скважин.

Известен привод скважинного штангового насоса (авт. св. 1121496, кл. F 04 B 47/02, 1984), содержащий стойку, приводной механизм с кривошипом, размещенный на верхней плоскости стойки, траверсу с направляющими шкивами и канат, одна ветвь которого связана с кривошипом и находится в основном ручье направляющего шкива, а другая, размещенная в дополнительном ручье, связана с траверсой. При этом стойка установлена на головке эксплуатационной колонны.

Недостатком известного привода является ненадежность в работе. Это связано с размещением стойки привода на головке колонны, что не позволяет обслужить устье скважины без демонтажа установки, а также затрудняет обслуживание привода, расположенного на большой высоте.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является привод скважинного штангового насоса, содержащий жестко закрепленную на раме стойку со шкивами, приводной механизм с кривошипом, подвеску колонны штанг, два каната, траверсу с двумя блоками и раму со штоком и двумя блоками. Один канат соединяет подвеску с траверсой через два крайних шкива, расположенных на стойке, и блок траверсы. Другой канат связывает подвеску колонны штанг с траверсой через два средних шкива, находящихся на стойке, и верхний блок рамки.

Недостаток известной конструкции привода скважинного штангового насоса заключается в низкой эксплуатационной надежности. Это связано со сложностью обслуживания устья скважины и при замене каната в подвешенном блоке траверсы, вследствие невозможности отвода подвески штанговой колонны; с наличием большого количества основных и дополнительных шкивов с ручьем для каждого каната, размещенных на стойке, рамке, траверсе, и наличием перегибов канатов и проскальзывания последних по шкивам при изменении направления движения подвески, приводящих к быстрому износу последних; с невозможностью предотвратить в случае отрыва подвески от штока насоса падения значительно массы траверсы и рамки с блоками.

Технической задачей изобретения является повышение эксплуатационной надежности.

Техническая задача достигается тем, что в приводе скважинного штангового насоса, содержащем установленные на раме стойку со шкивом, приводной механизм с кривошипом, подвеску колонны штанг, два каната, один из которых связан с подвеской, согласно изобретению шкив выполнен с длиной окружности основания, большей максимального хода подвески колонны штанг, и двумя вырезами на торцах цилиндрической поверхности и снабжен тремя цапфами, одна из которых закреплена на цилиндрической поверхности на середине шкива, а две другие на опорных площадках вырезов, расположенных ниже образующей цилиндрической поверхности шкива, при этом один канат связан со шкивом посредством цапф на вырезах и кривошипом, а другой со шкивом с помощью цапфы на цилиндрической поверхности и подвеской колонны штанг или со стойкой, шарнирно закрепленной на раме с возможностью взаимодействия с рамой.

Кроме того, привод скважинного штангового насоса снабжен дополнительной стойкой, размещенной на раме и служащей для опоры стойки, несущей шкив при транспортировке.

Такое конструктивное выполнение привода скважинного штангового насоса обеспечит безопасность обслуживания устья скважины и повышение срока службы канатов, что позволит повысить его эксплуатационную надежность. Это достигается за счет возможности отвода стойки со шкивом от устья скважины благодаря выполнению шарнирно размещенной на раме стойки со шкивом. Причем отвод стойки со шкивом обеспечивается без дополнительных приспособлений тем же приводным кривошипным механизмом при соединении стойки с канатом, освобожденным от подвески.

Выполнение шкива и закрепление канатов на цапфах шкива, размещенных на нем ниже образующей цилиндрической поверхности, позволит устранить проскальзывание канатов по шкиву и пережимы их относительно друг друга при изменении направления движения подвески. А габариты шкива за неполный его оборот позволят устранить срывы канатов с цапф или их перехлестывание при максимальном ходе подвески, что позволит выполнять шкив гладким без специальных ручьев.

Кроме того, наличие дополнительной стойки облегчает транспортировку привода, уменьшая его габариты.

На фиг. 1 изображен привод скважинного штангового насоса, общий вид, в положении транспортировки; на фиг.2 то же, в рабочем положении; на фиг.3 то же, в положении отвода стойки от устья скважины; на фиг.4 узел I на фиг.2; на фиг.5 вид по стрелке А на фиг.4; на фиг.6 вид по стрелке Б на фиг.4.

Привод скважинного штангового насоса содержит размещенные на раме 1 кривошипный механизм 2, связанный через редуктор 3, ременную передачу 4 с электродвигателем 5, стойку 6, несущую шкив 7, подвеску 8 колонны штанг и два каната 9 и 10. Кроме того, привод может быть снабжен дополнительной стойкой 11, размещенной на раме и служащей опорой для стойки 6 со шкивом 7 при транспортировке привода.

Шкив выполнен с двумя вырезами а на торцах цилиндрической поверхности и снабжен тремя цапфами. Одна цапфа 12 закреплена на цилиндрической поверхности на середине шкива 7, две другие 13, 14 на опорных площадках б вырезов а, расположенных ниже образующей цилиндрической поверхности шкива. При этом длина окружности L основания шкива больше максимального хода Н подвески. Канал 9 связан со шкивом 7 посредством цапф 13, 14 на вырезах а и кривошипами 2. Канат 10 связан со шкивом 7 с помощью цапфы 12 на цилиндрической поверхности и подвеской 8 колонны штанг или со стойкой 6, подвижно закрепленной на раме с возможностью поворота вокруг оси шарнира 15 и возможностью взаимодействия с рамой. Соединение каната 10 со стойкой 6 осуществляется с помощью крепежных элементов, в виде, например, отверстия в стойке и штыря.

Устройство работает следующим образом.

В исходном положении подвеска 8 колонны штанг находится в крайней нижней точке, а кривошипы 2 занимают положение, при котором продолжения их геометрических осей являются касательными к цилиндрической образующей шкива 7, при этом точка крепления каната 9 на кривошипах 2 располагается на максимально близком расстоянии от шкива. Причем канал 9 намотан на шкив 7 (фиг.2 и 4). При повороте кривошипов 2 канат 9 через цапфы 13, 14 разворачивает шкив 7 относительно его оси, канат 10 начинает наматываться на шкив 7 и поднимать подвеску 8 на высоту, равную ее максимальному ходу.

При повороте кривошипов ≈180^о последние вновь принимают положение, при котором продолжения их геометрических осей являются касательными к цилиндрической образующей шкива 7, а точка крепления каната 9 на кривошипах 2 находится на расстоянии, максимально удаленном от шкива 7, подвеска 8 начинает опускаться, канат 10 разматываться и через цапфу 12 воздействует на шкив 7, разворачивая его в противоположную сторону. Канат 9 наматывается на шкив 7 до подхода кривошипов в исходное положение. Затем цикл повторяется.

Для обслуживания механизмов скважины конец каната 10 отсоединяют от подвески 8 колонны штанг и закрепляют его на стойке 6. Поворотом кривошипов 2 канат 9 разворачивает шкив 7 до натяжения каната 10 и поворачивает стойку 6 со шкивом 7 вокруг оси шарнира 15, освобождая пространство для обслуживания устья скважины. Стойка 6 фиксируется в этом положении (на чертеже не показано). После проведения необходимых работ стойка 6 освобождается от фиксатора и при дальнейшем ходе кривошипов 2 освобождается канат 9 и стойка 6 под действием своего веса возвращается в исходное положение до взаимодействия опорных площадок стойки и рамы. Канат 10 отсоединяют от стойки и закрепляют на подвеске 8. Привод готов к эксплуатации.

Для транспортировки привода до места эксплуатации стойка со шкивом 7 опирается на дополнительную стойку 11. После установки привода на скважине стойку 6 поворачивают вокруг оси шарнира 15 известным способом до контакта опорных площадок стойки и рамы и закрепляют в этом положении.

Предложенный привод скважинного штангового насоса по сравнению с известными позволяет повысить надежность привода в работе.

Использование: при эксплуатации нефтяных скважин. Сущность изобретения: на раме установлена стойка с шкивом, приводной механизм с кривошипом, подвеска колонны штанг, два каната, один из которых связан с подвеской. Шкив выполнен с длиной окружности основания, большей макс. хода подвески, и двумя вырезами на торцах цилиндрической поверхности и снабжен тремя цапфами. Одна цапфа закреплена на цилиндрической поверхности на середине шкива, две другие - на опорных площадках вырезов, расположенных ниже образующей цилиндрической поверхности шкива. Один канат связан с шкивом цапфами на вырезах и кривошипом, другой - с шкивом с помощью цапфы на поверхности и подвеской или с стойкой, шарнирно закрепленной на раме с возможностью взаимодействия с рамой. Дополнительная стойка размещена на раме и служит для опоры стойки, несущей шкив при транспортировке. 1 з. п. ф-лы, 6 ил.

1. ПРИВОД СКВАЖИННОГО ШТАНГОВОГО НАСОСА, содержащий установленные на раме стойку со шкивом, приводной механизм с кривошипом, подвеску колонны штанг, два каната, один из которых связан с подвеской, отличающийся тем, что шкив выполнен с длиной окружности основания, большей максимального хода подвески колонны штанг, и двумя вырезами на торцах цилиндрической поверхности и снабжен тремя цапфами, одна из которых закреплена на цилиндрической поверхности на середине шкива, а две другие - на опорных площадках вырезов, расположенных ниже образующей цилиндрической поверхности шкива, при этом один канат связан со шкивом посредством цапф на вырезах и кривошипом, а другой - со шкивом с помощью цапфы на цилиндрической поверхности и подвеской колонны штанг или со стойкой, шарнирно закрепленной на раме с возможностью взаимодействия с рамой. 2. Привод по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен дополнительной стойкой, размещенной на раме и служащей для опоры стойки, несущей шкив при транспортировке.