ПОВЕРХНОСТНЫЙ ПРИВОД СКВАЖИННОГО ВИНТОВОГО НАСОСА Российский патент 1999 года по МПК F04B47/02 

Изобретение относится к насосному оборудованию и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности.

Известна установка [1] , содержащая погружной винтовой насос, колонну штанг и поверхностный привод насоса, состоящий из двигателя, ременной передачи, редуктора, автономного узла подвески колонны штанг и автономного узла герметизации линии нагнетания. Недостатками такой установки являются узкий диапазон и большая трудоемкость регулирования производительности насоса, осуществляемого сменой шкивов ременной передачи, большие габариты из-за применения ременной передачи и автономных узлов подвески и герметизации.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является погружная насосная установка [2], содержащая установленную в скважине колонну насосных труб, закрепленный в полости колонны винтовой насос, подключенный к двигателю через редуктор с герметичным корпусом, уплотняющие манжеты и опорный подшипник приводного вала. Недостатком такой установки является невозможность регулирования производительности насоса за счет изменения передаточного отношения привода.

Технической задачей, поставленной в настоящем изобретении, является расширение функциональных возможностей винтовой насосной установки за счет оперативного регулирования напора и подачи насоса варьированием частоты вращения колонны вращательных штанг, осуществляемой изменением схемы подключения двигателя к модулю и модуля к редуктору.

Решение этой задачи достигается тем, что предлагаемый поверхностный привод погружной насосной установки снабжен автономным модулем, кинематически связанным с редуктором и выполненным в виде двухступенчатого зубчатого механизма, включающего ведущее, среднее и ведомое зубчатые колеса разных диаметров, последовательно зацепленные между собой, при этом вал среднего колеса выполнен с двумя присоединительными концами, а промежуточный вал редуктора снабжен одним присоединительным концом, выведенными соответственно из корпусов модуля и редуктора, которые в местах выходов присоединительных концов снабжены узлами крепления. Это позволяет подключать двигатель к любому из присоединительных концов валов модуля или редуктора, а модуля к присоединительному концу ведущего или промежуточного валов редуктора. Ведущее, среднее и ведомое колеса модуля выполнены с последовательно увеличивающимися в неравных пропорциях диаметрами. Такое исполнение позволяет получить разные передаточные отношения, большие единицы, от ведущего колеса к среднему, от среднего к ведомому и от ведущего к ведомому. В результате привод одной комплектации позволяет получить четырнадцать значений передаточных отношений привода, а следовательно, столько же комбинаций напоров и подач винтового насоса.

Присоединительные концы всех валов модуля и редуктора и все узлы крепления корпусов модуля и редуктора унифицированы. Такое исполнение позволяет повысить оперативность и снизить трудоемкость регулирования производительности установки.

На чертеже представлен поверхностный привод скважинного винтового насоса.

Привод состоит из двигателя 1, модуля 2, редуктора 3, который снабжен ведущим валом 4 с шестерней 5, промежуточным валом 6 с зубчатыми колесами 7 и 8, ведомым валом 9 с зубчатым колесом 10, узлом подвески 11 и узлом герметизации линии нагнетания 12, муфт 13. Промежуточный вал 6 редуктора снабжен присоединительным концом 14, размещенным за пределами корпуса редуктора, который у этого вала снабжен узлом крепления 15. Зубчатый механизм модуля 2 включает среднее колесо 16, ведущее колесо 17 и ведомое колесо 18, последовательно зацепленные друг с другом. Вал 19 среднего колеса 16 выполнен с двумя присоединительными концами, выведенными из корпуса модуля, который в местах выхода вала 19 снабжен узлами крепления 20 и 21.

Привод работает следующим образом. При указанном на чертеже варианте компоновки крутящий момент от вала двигателя 1 последовательно передается через муфту 13 валу 19 среднего колеса 16, ведомому колесу 18 модуля 2, ведущему валу 4 редуктора, через колеса 5 и 7 промежуточному валу 6, через колеса 8 и 10 ведомому валу 9 редуктора 3. При этом зацепление колес 16 и 17 модуля работает в режиме холостого хода.

Возможны также следующие варианты компоновки: двигатель подключается к валу ведущего колеса 17, а вал ведомого колеса 18 либо к ведущему валу 4 редуктора, либо к промежуточному валу 6, двигатель подключается к валу ведущего колеса 17, а вал среднего колеса 16 либо к валу 4, либо к валу 6; двигатель подключается напрямую, т.е. без вставки 3, либо к валу 4, либо к валу 6; двигатель подключается к валу 19, а вал ведомого колеса 18 вставки к валу 6 редуктора, двигатель подключается либо ко второму присоединительному концу вала 19, либо к валу ведомого колеса 18, а вставка 3 к редуктору либо валом ведущего колеса 17, либо (при подключении двигателя к валу ведомого колеса 18) к валу 19. Работа привода во всех вариантах компоновки идентична вышеописанной.

Положительный эффект достигается за счет обеспечения нетрудоемкого оперативного регулирования производительности насоса изменением частоты вращения ведомого вала вращателя, а следовательно, и ротора насоса в широком диапазоне значений, а также за счет повышения эффективности работы увеличением КПД привода при подключении двигателя или вставки к промежуточному валу вращателя.

Предлагаемое изобретение может быть использовано в любых установках и агрегатах, где требуются относительно редкие переключения скоростей, но с широким диапазоном значений, т.к. использование многоскоростных коробок перемены передач в таких случаях нерационально из-за их конструктивной и технологической сложности.

Источники информации:
1. Султанов Б.З., Брот А.Р. и др. Испытания винтовых насосов с поверхностным приводом. Нефтяное хозяйство, 3 N 7, 1992, с. 36-37.

2. SU, патент 2059112, F 04 B 47/00, 1996.

Поверхностный привод предназначен для насосного оборудования и может быть использован в нефтедобывающей промышленности. Поверхностный привод погружной насосной установки снабжен автономным модулем, кинематически связанным с редуктором и выполненным в виде двухступенчатого зубчатого механизма, включающего ведущее среднее и ведомое зубчатые колеса разных диаметров, последовательно зацепленные между собой. Вал среднего колеса выполнен с двумя присоединитедьными концами, а промежуточный вал редуктора снабжен одним присоединительным концом, выведенными соответственно из корпусов модуля и редуктора, которые в местах выходов присоединительных концов снабжены узлами крепления. Ведущее, среднее и ведомое колеса модуля выполнены с последовательно увеличивающимися в неравных пропорциях диаметрами. Присоединительные концы всех валов модуля и редуктора и все узлы крепления корпусов модуля и редуктора унифицированы. Положительный эффект достигается за счет обеспечения нетрудоемкого оперативного регулирования производительности насоса изменением частоты вращения ведомого вала вращателя, а следовательно, и ротора насоса в широком диапазоне значений, а также за счет повышения эффективности работы увеличением КПД привода при подключении двигателя или вставки к промежуточному валу вращателя. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Поверхностный привод скважинного винтового насоса, включающий двигатель и редуктор, отличающийся тем, что привод снабжен автономным модулем, кинематически связанным с редуктором и выполненным в виде двухступенчатого зубчатого механизма, включающего ведущее, среднее и ведомое зубчатые колеса разных диаметров, последовательно зацепленные между собой, при этом вал среднего колеса выполнен с двумя присоединительными концами, а промежуточный вал редуктора снабжен одним присоединительным концом, выведенным из корпусов модуля и редуктора, которые в местах выхода присоединительных концов снабжены узлами крепления. 2. Поверхностный привод скважинного винтового насоса по п.1, отличающийся тем, что ведущее, среднее и ведомое зубчатые колеса модуля выполнены с последовательно увеличивающимися в неравных пропорциях диаметрами. 3. Поверхностный привод скважинного винтового насоса по п.1, отличающийся тем, что присоединительные концы всех валов, а также все узлы крепления модуля и редуктора выполнены унифицированными.