СТЕНД ДЛЯ ОБКАТКИ СКВАЖИННЫХ НАСОСОВ Российский патент 1999 года по МПК F04B51/00 

Изобретение относится к области нефтедобычи, в частности к исследованию процессов, происходящих в скважинных и винтовых насосах, и может быть использовано для испытания и обкатки.

В последние годы доказана высокая эффективность бурения кустовых наклоннонаправленных скважин как с точки зрения бурения, так и обустройства. Однако при этом стволы скважин имеют большие отклонения от вертикали, а скважинные насосы по техническим условиям рассчитаны для работы в вертикальном положении.

Расположение насоса в наклонных скважинах резко ухудшает условия работы его узлов: клапанов, плунжерной и винтовой пары.

Для разработки эффективных мероприятий по предупреждению отрицательных явлений необходимо располагать данными о характере и степени влияния угла наклона насоса и изгиба на его рабочие характеристики. Исследование указанного процесса в скважинных условиях невозможно из-за влияния других осложняющих факторов в работающей скважине, сказывающихся на работе насоса.

Это вызывает необходимость исследования особенностей работы скважинных насосов объемного типа и первичной приработки его рабочих органов в наклонном и изогнутом положениях на стенде.

Известен стенд для исследования влияния параметров откачки и структуры откачиваемой смеси на эффективность работы насоса (Н.Н.Репин и др. Технология механизированной добычи нефти. - М.: Недра, 1976, с. 56-57), содержащий механизм возвратно-поступательного движения, вертикальный поршневой насос, смонтированный на каркасе, напорную емкость, емкость для рабочей жидкости, воздушный баллон для регулирования перепада давления на выкиде и приеме насоса, груз для осуществления хода поршня вниз, гибкую связь со штоком насоса.

Недостатком указанного стенда является то, что каркас, на котором установлен поршневой насос, не позволяет изменять угол наклона насоса, кроме того, расположение всасывающего клапана в плунжерной паре насоса не дает возможности оценить потери производительности отдельно через плунжерную пару и клапан, что особенно важно при первичной притирке рабочих органов насоса и для разработки мероприятий по устранению обнаруженных при исследовании работы насоса недостатков.

Наиболее близким техническим решением является стенд для обкатки штанговых насосов, содержащий механизм возвратно-поступательного движения для привода насоса, электродвигатель, скважинный штанговый насос, систему измерения и регистрации параметров работы насоса, гибкую связь и груз для осуществления хода поршня вниз (авторское свидетельство N 1605157, кл. G 01 M 19/00, F 04 B 51/00, БИ N 41, 1990 г.).

Недостатком известного стенда является сложность конструкции, необходимость бурения ряда скважин с возрастающим углом наклона так, чтобы оси скважин пересекались в точке изгиба гибкой связи, а также производить гидравлическую связь между скважинами.

Задача предлагаемого изобретения позволяет упростить конструкцию стенда и расширить его функциональные возможности за счет обкатки штанговых и винтовых скважинных насосов.

Поставленная задача решается тем, что известный стенд для обкатки скважинных насосов, содержащий привод с электродвигателем, систему измерения и регистрации параметров работы насоса, снабжен поворотной рамой с противовесом, на которой установлены привод с электродвигателем и насосы, привод снабжен кулисно-рычажным механизмом с передачей винт-гайки и выполнен с возможностью последовательного подключения одного из насосов - штангового или винтового, причем штанговый насос установлен в четырехкулачковом патроне и закреплен регулируемыми призматическими зажимами.

Наличие в заявляемом решении поворотной рамы с противовесом, привода, снабженного кулисно-рычажным механизмом с передачей винт-гайка и механизма крепления насосов, позволяет сделать вывод о существенности отличия заявляемого решения.

На фиг. 1 представлена кинематическая схема стенда для обкатки скважинных насосов, на фиг. 2 - общий вид стенда, на фиг. 3 приведено его рабочее положение.

Стенд состоит из кулисно-рычажного механизма 1, приводящего в работу штанговый насос 2, зубчатых колес, которые приводят в работу винтовой насос 3. Кулисно-рычажный механизм 1 шарнирно крепится к гайке 4, которая перемещается по ходовому винту 5. Винт 5 приводится во вращение зубчатыми колесами 6, шкивами, ведущим 7 и ведомым 8, клиновидным ремнем 9 от электродвигателя 10. На ходовом винте установлены концевые выключатели 11. Стенд снабжен гидравлической системой, состоящей из напорной и всасывающей линий, в которую входят манометр 12, вентиль 13, расходомерное устройство 14. На выкиде в системе обвязки штангового насоса для снижения пульсаций установлен пневмокомпенсатор 15. Перекачиваемая жидкость находится в баке 16. Противовес 17 устанавливается на поворотной раме 18, которая устанавливается на необходимый угол наклона при помощи шарнирного устройства 19. Крепление штангового насоса производится четырехкулачковым патроном 20 и регулируемым призматическим зажимом 21. Крепление винтового насоса производится с помощью зажимов.

Стенд для обкатки скважинных насосов работает следующим образом.

Устанавливают обкатываемый насос (штанговый 2 или винтовой 3) на поворотную раму 18, производят его обвязку и устанавливают раму на необходимый угол наклона (угол наклона оси насоса соответствует углу наклона той скважины, в которой будет впоследствии использован данный скважинный насос). От электродвигателя 10 при помощи ременной и зубчатой передач приводят во вращение ходовой винт 5, на котором прямолинейно движется гайка 4, передающая усилие кулисно-рычажному механизму 1, который, в свою очередь, приводит в движение плунжер штангового насоса 2. Изменение направления вращения ходового винта 5 происходит за счет концевых переключателей 11, на которые воздействует гайка 4 при достижении крайнего положения. При откатке винтового насоса 3 гайку 4 снимают с ходового винта 5. Вращение на ротор винтового насоса 3 передается при помощи зубчатых передач.

После проведения исследований анализируются экспериментальные данные, которые позволяют разработать методику по устранению недостатков в работе насоса до установки его на скважину, тем самым повысить надежность работы скважинного насоса и увеличить межремонтный период работы скважин, оборудованных штанговыми и винтовыми установками, что значительно сократит число дорогостоящих подземных ремонтов скважин.

Стенд предназначен для испытания и обкатки скважинных насосов и позволяет исследовать процессы, происходящие в скважинных и винтовых насосах. Привод с электродвигателем и насос установлены на поворотной раме с противовесом, привод снабжен кулисно-рычажным механизмом с передачей винт-гайка и выполнен с возможностью последовательного подключения штангового или винтового насосов. Штанговый насос установлен в четырехкулачковом патроне и закреплен регулируемыми призматическими зажимами. Позволяет увеличить межремонтный период работы скважин, оборудованных штанговыми и винтовыми установками. 3 ил.

Стенд для обкатки скважинных насосов, содержащий привод с электродвигателем, насос, систему измерения и регистрации параметров насоса, отличающийся тем, что он снабжен поворотной рамой с противовесом, на которой установлены привод с электродвигателем и насосы, привод снабжен кулисно-рычажным механизмом с передачей винт-гайка и выполнен с возможностью последовательного подключения одного из насосов, штангового или винтового, причем штанговый насос установлен в четырехкулачковом патроне и закреплен регулируемыми призматическими зажимами.