СТАНОК-КАЧАЛКА Российский патент 1997 года по МПК F04B47/02 

Изобретение относится к приводам скважинных штанговых насосов, в частности, к станкам-качалкам (СК), и может быть использовано при эксплуатации нефтяных скважин.

Известен СК, содержащий основание, опорную стойку, балансир с установленным на нем линейным асинхронным электродвигателем, противовес и тормозное устройство (SU, а. с. N 905511, кл. F 04 B 47/02, 1982 г.).

Недостаток этого СК значительное потребление мощности из электросети, большие габариты и масса.

В качестве ближайшего аналога выбираем СК, содержащий вертикальную раму и установленный на ее верху линейный асинхронный двигатель, а также для регулируемых конечных выключателя и блоки, через которые переброшены гибкие элементы для соединения их с линейным асинхронным двигателем, колонной штанг скважины и противовесом (SU, а. с. N 1562527, кл. F 02 B 47/02, 1990 г.).

Его недостатки повышенное потребление электрической мощности, а также значительные габаритные размеры и увеличенная масса.

Техническая задача изобретения снижение габаритов и массы СК, а также уменьшение потребляемой из сети электрической мощности.

Данная техническая задача решается следующим образом.

Неподвижная часть СК выполнена в форме, соосной с погруженной в скважину колонной штанг, трубы, нижний конец которой большего диаметра жестко закреплен на устье скважины; верхний же конец трубы меньшего диаметра (якорь) снабжен кронштейнами с блоками, через которые переброшены и проходят внутри трубы связующие элементы, соединяющие колонну штанг с подвижной частью СК индуктором, соединенным также с противовесом регулируемого веса. Направляющей для индуктора является якорь с чередующимися магнитными и немагнитными кольцами.

Общий вид предлагаемого станка-качалки приведен на чертеже.

Станок-качалка (СК) содержит привод колонны штанг 1, соединенные между собой с помощью перекладины 2 и кронштейнов 3 блоки 4, через которые переброшены связующие элементы 5, соединенные с помощью тройника 6 с дополнительным связующим элементом 7, размещенным внутри трубы 8, второй конец которого с помощью зажима 9 соединен с колонной штанг 1, и противовес 10, содержащий, например, песок.

Привод СК включает опорную часть, выполненную в форме трубы 8, соосной с колонной штанг 1, наверху которой насажены магнитные 11 и немагнитные 12 кольца, образующие якорь, а внизу диаметр трубы 8 увеличен и заканчивается фланцем, жестко базирующемся на фланце устья 13 скважины, и четырехкатушечный индуктор 14, соединенный снизу зацепами 15 с противовесом 10, а сверху с механизмом выравнивания натягов 16е связующих элементов 5, питающихся с помощью гибкого кабеля 16 от блока управления 17.

Индуктор 11 содержит четыре намагничивающие катушки: а, б, в, г.

СК работает следующим образом.

При отсутствии тока в катушках индуктора 14, СК находится в состоянии, изображенном на чертеже.

При подаче тока в катушки индуктора 14 в последовательности "вверх" (а-б-в-г) индуктор 14 под действием магнитных сил начинает перемещаться вверх со скоростью, величина которой определяется частотой переключения катушек а, б, в, г. При обратной последовательности "вниз" переключение катушек г, в, б, а, индуктор 14 перемещается вниз.

Если движущиеся массы (колонны штанг 1, индуктора 14, противовеса 10 и нефти) не сбалансированы, то индуктор 14 может двигаться вверх или вниз без токов в катушках а, б, в, г под действием сил, вызываемых дисбалансом масс. Если дисбаланс масс велик, то для предотвращения ударов индуктора 14 в крайних положениях в катушки индуктора 14 одновременно подаются малые токи торможения, величина которых возрастает с увеличением дисбаланса движущихся масс. Так как некоторый дисбаланс масс всегда может быть требуемым образом обеспечен путем регулирования наполнения емкости противовеса 10, например, песков, индуктор 11 может в одну сторону двигаться под действием магнитных сил, в в другую под действием сил, создаваемых в СК за счет дисбаланса движущихся масс. Наиболее же целесообразно балансировать рассматриваемые массы при заполненной нефтью скважине. В этом случае, статическая мощность равна только мощности, расходуемой на трение, а динамическая мощность равна мощности разгона (торможения) движущихся масс вблизи крайних положений индуктора 14а. При этом величина динамической мощности зависит, главным образом, от числа качаний СК в единицу времени.

В отличие от ближайшего аналога в предложенном СК:
а) ось СК совпадает с осью колонны штанг, что позволяет в качестве частичного противовеса использовать элементы самого привода, а именно - наиболее тяжелую его часть индуктор;
б) если пусковые токи линейного асинхронного двигателя (ЛАД) достигают 5-кратных значений, а токи реверса 10-кратных значений по отношению к номинальному току, то соответствующие токи рассматриваемого привода достигают лишь 1,5.2-кратных значений, что обеспечивает вполне приемлемый тепловой режим при частых пусках и реверсах;
в) в отличие от ЛАД, при одинаковых затратах на создание блока управления, в данном случае имеются достаточные возможности регулирования скорости движения и амплитуды колебаний без остановки СК, позиционирования индуктора в любой точке пути, реализации оптимального закона движения (в зависимости от количества и качества нефти в скважине), а также радиоуправления.

Использование: для перекачивания вязких, неоднородных и агрессивных жидкостей, а также расплавленных металлов. Сущность изобретения: часть трубопровода 3, примыкающая к насадке 1 воронкообразной формы с нагнетательным клапаном 2 закреплена консольно. Привод 4 выполнен взаимодействующим с консольной частью трубопровода 3, которая может быть закреплена как шарнирно, так и жестко и изготовлена с минимальной жесткостью в направлении основной деформации. Детали насоса, соприкасающиеся с агрессивной средой изготовлены из материалов стойких к среде. 3 з.п. ф-лы. 1 ил.

Станок-качалка, содержащий привод колонны штанг, жестко связанные между собой блоки со связующими элементами, пропущенными через них и соединенными с приводом, опорную часть, установленную между блоками, и противовес, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным связующим элементом, привод включает индуктор и опорную часть в форме трубы, соосной с колонной штанг, диаметр нижнего конца которой выполнен больше верхнего и жестко закреплен на устье скважины, а на верхней части, являющейся якорем для индуктора, на ее наружной поверхности установлены чередующиеся магнитные и немагнитные кольца, а также кронштейны, на которых установлены блоки, при этом дополнительный связующий элемент установлен внутри трубы и связан с колонной штанг и концами связующих элементов, другие концы которых связаны с индуктором, нижняя часть которого соединена с противовесом.