ГРУППОВОЙ ПРИВОД ШТАНГОВЫХ НАСОСОВ Российский патент 1998 года по МПК F04B47/02 

Изобретение относится к технике добычи нефти и может быть использовано при эксплуатации кустовых скважин штанговыми насосами.

Известны приводы с двуплечим балансиром, механизмом регулирования длины плеча и двумя поворотными головками (Гадиев С.М. Особенности эксплуатации кустовых скважин. -М.: Гостоптехиздат, 1963). Однако подобные приводы могут эксплуатироваться лишь на скважинах, находящихся на ограниченном расстоянии друг от друга, определяемом длиной плеча балансира. Кроме того, они сложны по конструкции и металлоемки.

Известен привод, установленный на фундаменте и содержащий раму, стойку, балансир с головкой, канатную подвеску, роликовый узел для крепления канатной подвески, шкив (Авт.св. СССР 682668, E 04 B 47/02, 1979). Недостатком данного привода является невозможность эксплуатации скважин, находящихся друг от друга на расстоянии, превышающем диаметр шкива, а также ограниченные функциональные возможности из-за невозможности эксплуатации одной из скважин в случае ремонта другой.

Известен групповой привод штанговых насосов, включающий двигатель, редуктор, балансир, направляющие шкивы, установленные на стойке с основанием, две канатные подвески, соединяющие балансир с устьевыми штоками, каждая из которых включает два каната и узел крепления устьевого штока (Аливердизаде К. С. Приводы штангового глубинного насоса. -М.: Недра, 1973). Недостатком данной конструкции является невозможность эксплуатации скважин, находящихся друг от друга на различных расстояниях между устьями, а также возможность регулирования технологических параметров, в частности, длины хода полированного штока только для одной из скважин.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является групповой привод штанговых насосов, включающий двигатель, редуктор, шатуны и балансир с уравновешивающим грузом, направляющие шкивы, установленные на стойках с основаниями, и две канатные подвески (Авт.св. СССР N 1635651, кл. F 04 B 47/02, 1989).

Недостатками данного группового привода являются сложность, большие габариты и металлоемкость, обусловленные наличием в конструкции балансира, большая трудоемкость работ по изменению схемы оснастки привода при отключении одной из скважин, например, для ремонта, невозможность регулирования относительно друг друга фаз работы насосов.

Целью изобретения является упрощение конструкции и уменьшение габаритов и металлоемкости за счет исключения из конструкции балансира и шатунов, исключение трудоемких работ по изменению схемы оснастки привода при переходе на эксплуатацию одной скважины, улучшение кинематических и динамических показателей работы привода за счет конструктивного обеспечения возможности регулирования фаз работы насосов относительно друг друга.

Сущность изобретения в том, что в известном групповом приводе, включающем двигатель, редуктор с кривошипом и противовесом, стойки с направляющими шкивами и канатные подвески с узлами крепления, согласно изобретению узлы крепления канатных подвесок группового привода установлены непосредственно на кривошипе, причем на общем пальце по автономной схеме с возможностью вращения вокруг собственных осей. Такое исполнение позволяет исключить из конструкции шатуны и балансир, что снижает габариты, металлоемкость, упрощает конструкцию, уменьшает потребную площадь фундамента, а следовательно и стоимость строительных работ. Привод снабжен регулировочными роликами, установленными в плоскости осей скважин на дополнительных стойках с возможностью изменения положения по высоте и кинематически связанными с канатными подвесками. Перемещением регулировочных роликов можно регулировать фазы работы насосов относительно друг друга таким образом, чтобы результирующая динамических составляющих нагрузок на узлы крепления канатных подвесок, воспринимаемая кривошипом, была минимальной, в результате чего повысится надежность и долговечность привода в целом и уменьшаются энергозатраты на добычу нефти. Противовес размещен на двуплечей направляющей, установленной перпендикулярно кривошипу на противоположном относительно места установки кривошипа конце ведомого вала редуктора. Такое конструктивное решение позволяет уравновешивать привод при эксплуатации скважин как с одинаковыми параметрами (в этом случае центр тяжести противовеса совмещается с геометрической осью ведомого вала редуктора), так и с разными, в том числе и при переходе на эксплуатацию только одной скважины, что достигается перемещением противовеса на соответствующее плечо двуплечей направляющей.

На чертеже представлен групповой привод штанговых насосов.

Групповой привод штанговых насосов состоит из двигателя 1, редуктора 2, кривошипа 3, установленного на одном из концов ведомого вала 4 редуктора 2, стоек 5 и 6 с направляющими шкивами 7 и 8, канатных подвесок 9 и 10, которые своими концами соединяют устьевые штоки 11 и 12 с узлами крепления 13 и 14, причем последние установлены на общем пальце кривошипа 3 с возможностью свободного автономного вращения вокруг собственных осей. Канатные подвески 9 и 10 кинематически связаны с регулировочными роликами 15 и 16, установленными на дополнительных стойках 17 и 18 с возможностью изменения положения по высоте. На втором конце ведомого вала 4 редуктора 2 установлена двуплечая направляющая 19, на которой размещен противовес 20.

Групповой привод работает следующим образом. Вращение от двигателя 1 передается редуктору 2 и далее кривошипу 3. Вращательное движение кривошипа 3 посредством узлов крепления 13 и 14, свободно вращающихся на кривошипе 3 относительно собственных осей, канатных подвесок 9 и 10, направляющих шкивов 7 и 8 преобразуется в возвратно-поступательное движение устьевых штоков 11 и 12 скважин. Канатные подвески 9 и 10 кинематически связаны с регулировочными роликами 15 и 16, перемещением которых по высоте стоек 17 и 18 обеспечивается уменьшение величины результирующей нагрузки на кривошип 3 за счет согласования по фазе максимальных динамических составляющих сил от скважин, эксплуатируемых данным приводом. При одновременной эксплуатации двух скважин с разными величинами осевых нагрузок на устьевом штоке используется противовес 20, который перемещается на необходимую величину в соответствующем направлении по направляющей 19. Если нагрузки одинаковые, то центр масс противовеса 20 совмещается с осью ведомого вала 4. В случае необходимости перехода на эксплуатацию одной скважины одна из канатных подвесок 9 или 10 отсоединяется от соответствующего узла крепления 13 или 14 и привод работает как индивидуальный. При этом противовес 20 перемещается на необходимую величину от оси по соответствующему плечу направляющей 19.

Положительный эффект при эксплуатации предлагаемого варианта группового привода штанговых насосов достигается за счет снижения капитальных затрат на изготовление привода и строительство скважин, уменьшения энергозатрат на добычу нефти в процессе эксплуатации.

Предлагаемое изобретение может быть использовано на всех кустовых скважинах, независимо от расстояния между скважинами и характера добываемой жидкости, причем не только для одновременной эксплуатации двух скважин, но и любого числа.

Групповой привод предназначен для работы на кустовых скважинах со штанговыми насосами. Узлы крепления канатных подвесок установлены непосредственно на кривошипе, на общем пальце с возможностью вращения вокруг собственных осей. Регулировочные ролики установлены в плоскости осей скважин на дополнительных стойках. Противовес размещен на двухплечей направляющей, установленной перпендикулярно кривошипу на противоположном относительно места установки кривошипа конце ведомого вала редуктора. Кинематические и динамические показатели работы привода улучшены за счет обеспечения возможности регулирования фаз работы насосов относительно друг друга. 2 з.п. ф, 1 ил.

1. Групповой привод штанговых насосов, включающий двигатель, редуктор с кривошипом и противовесом, стойки с направляющими шкивами и канатные подвески с узлами крепления, отличающийся тем, что узлы крепления канатных подвесок установлены непосредственно на кривошипе на общем пальце по автономной схеме с возможностью вращения вокруг собственных осей. 2. Привод по п.1, отличающийся тем, что он снабжен регулировочными роликами, установленными в плоскости осей скважин на дополнительных стойках с возможностью изменения положения по высоте и кинематически связанными с канатными подвесками. 3. Привод по п.1, отличающийся тем, что противовес размещен на двуплечей направляющей, установленной перпендикулярно кривошипу на противоположном относительно места установки кривошипа конце ведомого вала редуктора.