ПРИВОД СКВАЖИННОГО, ШТАНГОВОГО ГЛУБИННОГО НАСОСА Российский патент 1999 года по МПК F04B47/02 

Изобретение относится к области нефтегазовой промышленности и может быть использовано в приводах скважинных, штанговых глубинных насосов, применяемых при эксплуатации нефтяных скважин.

Известен "Станок - качалка" (см. авт. св. N 121399, МКИ 6 F 04 B 47/02, от 09. 08. 1958 г. ) для эксплуатации четырех скважин, расположенных на близком расстоянии друг от друга, с роторным или гидропневматическим уравновешиванием, кривошипами, заклиненными под углом 90^o, и шатунами, верхняя опора которых укреплена на балансире между точкой подвеса штанг и опорой балансира, причем на одной стойке смонтированы четыре балансира, приводимые четырьмя шатунами от двух роторов.

Основные недостатки этого станка-качалки:
- неравномерность работы привода, заключающаяся в скачках усилий, возникающих при возвратно-поступательном перемещении глубинного оборудования, и как следствие этого повышение мощности приводного двигателя;
- большая металлоемкость конструкции;
- невозможность точной балансировки всего станка-качалки, при эксплуатации скважин различной производительности;
- повышенные энергозатраты на приведение во вращение балансиров.

Более близок к предлагаемому привод штангового глубинного насоса (см. авт. св. N 641157, МКИ 2 F 04 B 47/02, от 11. 07. 1977 г.), включающий привод, связанный с шатуном, гибкую связь в виде каната, один конец которого связан через канатную подвеску сальникового штока с колонной насосных штанг, и стойку со шкивом.

Недостатки этого привода:
- неравномерность работы привода, заключающаяся в скачках усилий, возникающих при возвратно-поступательном перемещении глубинного оборудования, и как следствие этого повышение мощности приводного двигателя и снижения cos ϕ ;
- большая металлоемкость конструкции;
- излишнее количество передающих усилие звеньев;
- энергозатраты на преодоление сопротивлений в этих звеньях;
- энергозатраты на циклический подъем колонны насосно-компрессорных труб;
- сложность герметизации устья скважины и штока, так как они находятся всегда во взаимодвижении;
- сложность выполнения полированной насосно-компрессорной трубы, проходящей через устьевой сальник.

Задачей изобретения является создание привода штангового глубинного насоса для группы скважин, работающего в равномерном режиме.

Поставленная задача решается описываемым приводом скважинного, штангового глубинного насоса, включающим движитель, связанный с шатуном, гибкую связь в виде каната, один конец которого связан через канатную подвеску сальникового штока с колонной насосных штанг, и стойку со шкивом, новым является то, что он снабжен вакуумным компрессором, связанным через систему обратных клапанов с затрубным пространством скважины, а другой конец гибкой связи соединен непосредственно с шатуном, длину плеча которого, от точки соединения до оси качания, определяют пропорционально производительности скважины.

Исследования патентной и научно-технической литературы показали, что подобная совокупность существенных признаков является новой и ранее не использовалась, а это, в свою очередь, позволяет сделать заключение о соответствии технического решения критерию "новизна" и "уровень техники".

На прилагаемом чертеже изображена схема реализации привода.

Привод содержит раму 1, на которой размещен движитель привода, в состав которого входят гидроцилиндр 2, шарнирно укрепленный на раме 1 и приводимый в действие маслонапорной станцией 3. Гидроцилиндр 2 шарнирно связан с шатуном 3, шарнирная опора 4 которого также размещена на раме 1. К шатуну 3 в узлах соединения 5, 6, 7 и 8 подсоединены гибкие связи в виде каната 9, 10, 11 и 12, один конец которых связан через канатные подвески 13, 14, 15 и 16 сальниковых штоков с колоннами насосных штанг (на чертеже не показаны). Канаты 9, 10, 11 и 12 в устья скважин 17, 18, 19 и 20 направляются стойкости со шкивами 21, 22, 23 и 24. Длину плеч шатуна 3 от точек соединения 5, 6, 7 и 8 до оси качения опоры 4 определяют пропорционально производительности скважин 17, 18, 19 и 20. Насосно-компрессорные трубы (на чертеже не показаны) на устьях скважин 17, 18, 19 и 20 обвязаны трубопроводами 25, 26, 27 и 28 и соединены в сборный коллектор 29. К раме 1 шарнирно прикреплен вакуумный компрессор 30, приводимый в действие шарнирно связанным с ним шатуном 3. Рабочая полость вакуумного компрессора 30 через обратные клапаны 31, 32, 33 и 34, трубопроводами 35, 36, 37 и 38 связана с затрубными пространствами скважин 17, 18, 19 и 20, а через обратный клапан 39 трубопроводом 40 - со сборным коллектором 29.

Привод работает следующим образом.

Маслонапорная станция 3 создает в рабочей полости гидроцилиндра 2 циклически изменяемое давление, приводящее поршень гидроцилиндра 2 в возвратно-поступательное перемещение. Поршень гидроцилиндра 2 воздействует на шатун 3 и приводит его в колебательное движение. Подсоединенные к поршню гибкие тяги 9, 10, 11 и 12 передают это движение через канатные подвески 13, 14, 15 и 16 штокам колонны насосных штанг. Одновременно движение штока 3 передается поршню вакуумного компрессора 30, рабочая полость которого отсасывает газ из затрубного пространства скважин 17, 18, 19 и 20 и качает его через трубопровод 40 в сборный коллектор 29. Поступающая от работы скважин нефть подается также в сборный коллектор 29. Направление подсоединения гибких тяг 9, 10, 11, 12 и длину плеч шатуна 3 выбирают из необходимости равномерного распределения нагрузки при качании "вправо-влево".

Применение привода позволит:
- снизить металлоемкость конструкции;
- убрать излишнее количество передающих усилие звеньев, тем самым повысить КПД привода;
- снизить энергозатраты на преодоление сопротивлений в этих звеньях;
- исключить энергозатраты на циклический подъем колонны насосно-компрессорных труб;
- упростить герметизацию устья скважины и штока.

Использованная литература:
1. Аналог: "Станок-качалка", авт. св. N 121399, МКИ 6 F 04 B 47/02, от 09. 08. 1958 г.

2. Прототип: "Привод штангового глубинного насоса", авт. св. N 641157, МКИ 2 F 04 B 47/02, от 11. 07. 1977 г.

Привод скважинного штангового глубинного насоса предназначен для использования в промышленности и применяется при эксплуатации нефтяных скважин. Привод включает движитель, связанный с шатуном, гибкую связь в виде каната, один конец которого связан через канатную подвеску сальникового штока с колонной насосных штанг, и стойку со шкивом. Новым является то, что он снабжен вакуумным компрессором, связанным через систему обратных клапанов с затрубным пространством скважины, а другой конец гибкой связи соединен непосредственно с шатуном, длину плеча которого от точки соединения до оси качания определяют пропорционально производительности скважины. Позволяет создать привод штангового глубинного насоса для группы скважин, работающий в равномерном режиме. 1 ил.

Привод скважинного, штангового глубинного насоса, включающий движитель, связанный с шатуном, гибкую связь в виде каната, один конец которого связан через канатную подвеску сальникового штока с колонной насосных штанг, и стойку со шкивом, отличающийся тем, что он снабжен вакуумным компрессором, связанным через систему обратных клапанов, с затрубным пространством скважины, а другой конец гибкой связи соединен непосредственно с шатуном, длину плеча которого от точки соединения до оси качания определяют пропорционально производительности скважины.