СТАНОК-КАЧАЛКА (ВАРИАНТЫ) Российский патент 1998 года по МПК F04B47/02 

Изобретение относится к области приводов скважинных штанговых насосов, а точнее к станкам-качалкам балансирного типа, и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности.

Известен станок-качалка, в которой для отвода балансира от устья скважины предусмотрено направляющее приспособление и гидроцилиндр (см. пат. Великобритании N 2024313, кл F 04 B 47/02, 1980 г.). Направляющее приспособление имеет ролики, по которым балансир катится своими дорожками при поступательном перемещении от гидроцилиндра. В рабочем положении станка-качалки ролики находятся в фиксирующих углублениях дорожек балансира.

Использование гидравлики для вспомогательного механизма, работающего эпизодически, каковым является гидроцилиндр привода перемещения балансира для отвода его от устья скважины при ее ремонте и профилактике, экономически и технически нецелесообразно. В условиях промысла работа станка-качалки происходит на открытом воздухе при сезонных и суточных перепадах температур, различных осадках в течение года, повышенной коррозии. В результате происходит старение и интенсивный износ уплотнений, что приводит к утечкам масла.

Эпизодичность работы гидравлического узла требует дополнительных затрат на его консервацию-расконсервацию, защиту электрических контактов, дополнительную промывку системы при смене масел различной вязкости в зависимости от сезона, что увеличивает стоимость эксплуатации.

Другим недостатком является то, что для расфиксации роликов путем вывода их из углублений дорожек в начале перемещения балансира требуются большие усилия, связанные с работой подъема балансира на величину углубления. Это вызывает износ роликов и углублений, что приводит к потере центровки канатной подвески станка-качалки относительно устья скважины.

Из известных наиболее близким по технической сущности (прототипом) является станок-качалка, описанный в патенте США N 2070815, кл.74-41, 1937. Этот станок-качалка содержит раму, жестко установленную на ней стойку с опорной площадкой в верхней части стойки, на которой посредством центрального подшипника смонтирован балансир с жестко закрепленной на нем головкой. Балансир кинематически через кривошипно-шатунный механизм связан с приводом. Для обеспечения освобождения устья скважины центральный подшипник установлен с возможностью перемещения по боковым направляющим опорной площадки стойки. Центральный подшипник шарнирно соединен с кронштейном, состоящим из двух тяг, нижний конец которых также шарнирно закреплен в средней части стойки. Тяги могут поворачиваться вокруг шарнира, закрепленного в средней части стойки, посредством ручного цепочно-винтового привода.

Недостаток известной конструкции станка-качалки заключается в низкой устойчивости на сжатие тяг кронштейна, нагруженных через центральный подшипник массой балансира, вследствие чего возможен продольный изгиб тяг во время откидывания балансира в момент отрыва центрального подшипника от опорной площадки стойки при перемещении по радиусу оси шарнира, связывающего тяги с центральным подшипником. Это, приводит к снижению надежности работы механизма отвода балансира от устья скважины и, следовательно, к снижению надежности работы всего станка-качалки.

Задача настоящего изобретения состоит в создании станка-качалки, позволяющего повысить надежность узла отвода балансира от устья скважины при ее ремонте и профилактике.

Поставленная задача достигается тем, что в станке-качалке, содержащем раму, установленную на ней стойку с опорной площадкой, на которой посредством центрального подшипника смонтирован балансир с головкой, и кривошипно-шатунный механизм с приводом, согласно первому варианту изобретения, опорная площадка смонтирована на стойке шарнирно с возможностью поворота, причем ось шарнира параллельна оси центрального подшипника и смещена в горизонтальном направлении относительно нее в сторону кривошипно-шатунного механизма.

Поворот опорной площадки может осуществляться от предусмотренного автономного привода или от привода кривошипно-шатунного механизма станка-качалки.

Согласно второму варианту изобретения поставленная задача достигается тем, что в станке-качалке, содержащем раму, установленную на ней стойку, смонтированный на стойке посредством центрального подшипника балансир с головкой, и кривошипно-шатунный механизм с приводом, стойка смонтирована на раме шарнирно и снабжена приводом ее поворота, причем ось шарнира параллельна оси центрального подшипника и смещена в горизонтальном направлении относительно нее в сторону кривошипно-шатунного механизма.

Такое конструктивное выполнение станка-качалки позволит повысить надежность его работы благодаря возможности отвода балансира для освобождения устья скважины путем поворота опорной площадки центрального подшипника вместе с балансиром (1-й вариант) или стойки вместе с балансиром (2-й вариант) вокруг соответствующих жестко закрепленных шарниров.

Для пояснения изобретения ниже приводится конкретный пример выполнения изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых: на фиг. 1 изображен станок-качалка, общий вид (вариант 1); пунктиром показано положение балансира после поворота опорной площадки центрального подшипника; на фиг. 2 - винтовой привод поворота опорной площадки в разрезе; на фиг. 3 - изображен станок-качалка, общий вид (вариант 2); пунктиром показано положение балансира после поворота стойки; на фиг. 4 - винтовой привод поворота стойки в разрезе.

Станок-качалка (1-ы вариант) содержит раму 1 с порталом 2, на котором жестко смонтирована стойка 3. В верхней части стойки 3 установлена опорная площадка 4, на которой посредством центрального подшипника 5 смонтирован балансир 6 с жестко закрепленной на нем головкой 7. На головке 7 закреплена канатная подвеска 8 с колонной насосных штанг 9. На противоположном конце балансира 6 закреплена траверса 10, посредством шатунов 11 связанная с кривошипами 12, установленными на выходном валу редуктора 13. На кривошипах 12 установлены противовесы 14 для уравновешивания станка-качалки во время его работы. Редуктор 13 через клиноременную передачу 15 соединен с электродвигателем 16. Опорная площадка 4 имеет два кронштейна 17, шарнирно соединенные со стойкой 3 посредством оси 18. Ось 18 смонтирована на стойке 3 параллельно оси центрального подшипника 5 и со смещением относительно нее в горизонтальном направлении в сторону кривошипно-шатунного механизма 11, 12. Во время работы станка-качалки опорная площадка 4 фиксируется на стойке 3 посредством крепежных болтов.

Для возможности поворота опорной площадки 4 с балансиром 6 вокруг оси 18 предусмотрен например, винтовой привод, состоящий из винта 19 и взаимодействующей с ним гайки 20 со штурвалом 21. Винт 19 шарнирно посредством оси 22 соединен с одноплечим рычагом 23, сидящим другим концом на оси 18. Гайка 20 установлена в подпятнике 24, шарнирно посредством оси 25 смонтированном на кронштейне 26 стойки 3.

Для поворота опорной площадки 4 с балансиром 6 вокруг оси 18 вместо винтового привода возможно использование привода 16, 13 кривошипно-шатунного механизма 11, 12.

При работе станка-качалки вращательное движение выходного вала редуктора 13, приводимого от электродвигателя 16, преобразуется кривошипно-шатунным механизмом в качательное движение балансира 6 на оси центрального подшипника 5. Качательное движение балансира 6, в свою очередь, преобразуется в возвратно-поступательное движение канатной подвески 8 с колонной насосных штанг 9.

При ремонте скважины освобождение зоны обслуживания скважины осуществляется путем поворота опорной площадки 4 в вертикальной плоскости вокруг оси 18 вместе с балансиром 6. Крепежные болты опорной площадки 4 предварительно освобождают. Поворот опорной площадки 4 с балансиром 6 осуществляют с помощью винтового привода или от привода 16, 13 кривошипно-шатунного механизма. Включение электродвигателя 16 для осуществления упомянутого поворота необходимо осуществлять из положения, когда угол между шатунами 11 и кривошипами 12 составляет 60 ^oC - 90^o, а направление вращения вала электродвигателя таково, чтобы головка балансира 6 шла на подъем.

Станок-качалка (2-й вариант) содержит раму 1 с порталом 2, на котором шарнирно смонтирована стойка 3 с возможностью поворота в вертикальной плоскости вокруг оси 4. В рабочем положении станка-качалки стойка 3 фиксируется на портале 2 рамы 1 крепежными болтами. В верхней части стойки 3 жестко закреплена опорная площадка 5, на которой посредством центрального подшипника 6 смонтирован балансир 7 с жестко закрепленной на нем головкой 8. На головке 8 закреплена канатная подвеска 9 с колонной насосных штанг 10. На противоположном конце балансира 7 закреплена траверса 11, посредством шатунов 12 связанных с кривошипами 13, установленными на выходном валу редуктора 14. На кривошипах 13 установлены противовесы 15 для уравновешивания станка-качалки во время его работы. Редуктор 14 через клиноременную передачу 16 соединен с электродвигателем 17.

Ось 4 расположена параллельно оси центрального подшипника 6 и со смещением относительно нее в горизонтальном направлении в сторону кривошипно-шатунного механизма 12, 13. Для возможности поворота стойки 3 с балансиром 7 вокруг оси 4 предусмотрен например, винтовой привод, состоящий из винта 18 и взаимодействующей с ним гайки 19. Гайка 19 шарнирно посредством оси 20 смонтирована на кронштейне 21 портала 2. Винт 18 установлен в подпятнике 22, шарнирно посредством оси 23 смонтированном на кронштейне 24. Винт 18 имеет лыски "а" под ключ.

Работа станка-качалки происходит также, как описана в варианте N 1.

При ремонте скважины освобождение зоны обслуживания скважины осуществляют путем поворота стойки 3 вместе с балансиром 7 относительно портала 2 рамы 1 в вертикальной плоскости вокруг оси 4. Крепежные болты стойки 3 предварительно освобождают. Поворот стойки 3 осуществляют с помощью винтового привода.

Предложенные варианты конструктивного выполнения станка-качалки по сравнению с известными позволят повысить надежность работы узла отвода балансира от устья скважины при ее ремонте и профилактике и следовательно, надежность всего станка-качалки в целом.

Использование: в нефтедобывающей промышленности. Сущность изобретения: станок - качалка согласно первому варианту содержит раму, стойку с опорной площадкой, на которой посредством центрального подшипника смонтирован балансир с головкой, и кривошипно-шатунный механизм с приводом. Опорная площадка смонтирована на стойке шарнирно с возможностью поворота. При этом ось шарнира параллельна оси центрального подшипника и смещена в горизонтальном направлении относительно нее в сторону кривошипно-шатунного механизма. Поворот опорной площадки для освобождения зоны обслуживания осуществляет с помощью предусмотренного автономного привода или от привода кривошипно-шатунного механизма. Согласно второму варианту станок-качалка содержит раму, установленную на ней стойку, на которой посредством центрального подшипника смонтирован балансир с головкой, и кривошипно-шатунный механизм с приводом. Стойка смонтирована на раме шарнирно и снабжена приводом ее поворота. При этом ось шарнирно параллельна оси центрального подшипника и смещена в горизонтальном направлении относительно нее в сторону кривошипно-шатунного механизма. Освобождение зоны обслуживания осуществляют поворотом стойки от предусмотренного привода. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Станок-качалка, содержащий раму, установленную на ней стойку с опорной площадкой, на которой посредством центрального подшипника смонтирован балансир с головкой, и кривошипно-шатунный механизм с приводом, отличающийся тем, что опорная площадка смонтирована на стойке шарнирно с возможностью поворота, причем ось шарнира параллельна оси центрального подшипника и смещена в горизонтальном направлении относительно нее в сторону кривошипно-шатунного механизма. 2. Станок-качалка по п.1, отличающийся тем, что опорная площадка снабжена автономным приводом ее поворота. 3. Станок-качалка по п.1, отличающийся тем, что в качестве привода поворота опорной площадки используют привод кривошипно-шатунного механизма. 4. Станок-качалка, содержащий раму, установленную на ней стойку, смонтированный на стойке посредством центрального подшипника балансир с головкой и кривошипно-шатунный механизм с приводом, отличающийся тем, что стойка смонтирована на раме шарнирно и снабжена приводом ее поворота, причем ось шарнира параллельна оси центрального подшипника и смещена в горизонтальном направлении относительно нее в сторону кривошипно-шатунного механизма.