УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ШКИВ ДЛЯ ФОРСИРОВАНИЯ ШТАНГОВОЙ СКВАЖИННОЙ НАСОСНОЙ УСТАНОВКИ Российский патент 1999 года по МПК F04B47/00 

Изобретение относится к технике добычи нефти, в частности к приводу штанговой скважинной насосной установки (ШСНУ), и может быть использовано при эксплуатации скважин в нефтегазодобывающих отраслях промышленности.

Вращательное движение к редуктору станка - качалки передается посредством клиноременной передачи через шкивы, установленные соответственно на валах редуктора и электродвигателя (Г.В.Молчанов, А.Г.Молчанов. "Машины и оборудование для добычи нефти и газа". Москва, "Недра", 1984 г., стр. 104-108). При посадке шкива на вал электродвигателя, а в общем случае это ведущий элемент, наиболее широкое применение нашло конусное соединение с использованием промежуточной затяжной втулки с наружным угловым положением, что способствует оперативному монтажу и демонтажу шкива (П.И.Орлов. "Основы конструирования". Москва, Машиностроение, 1977 г., стр. 295, 296, рис. 322ж). Для каждого размера ведущего элемента необходим свой конкретный шкив, что указывает на отсутствие универсальности шкива и приводит к повышению себестоимости и металлоемкости нефтепромыслового оборудования.

Основными причинами подземного ремонта малодебитного фонда скважин (с числом качаний менее 4 об/мин) является засорение клапанных узлов насоса различным мусором, нарушение режима работы глубиннонасосного оборудования из-за некоторых физико-химических свойств добываемой жидкости. Реанимация же глубиннонасосного оборудования таких скважин в большинстве случаев наступает при промывке подземного оборудования за счет временного форсирования ШСНУ, как правило, с привлечением подъемного агрегата, относящегося к службе подземного ремонта скважин, что приводит к снижению рентабельности нефтедобычи.

Ускорения числа качаний в тех же пределах можно достичь с помощью той же ШСНУ за счет установки на вал электродвигателя шкива соответствующего диаметра с последующим возвратом ШСНУ на прежний режим работы. При этом для снижения трудовых затрат и повышения производительности труда упомянутую выше технологическую операцию желательно произвести не снимая с вала электродвигателя действовавшего ранее шкива, диаметр которого может быть различным в зависимости от дебита каждой конкретной скважины.

Для проведения такой технологической операции обслуживающему персоналу выгодно иметь один универсальный шкив, с помощью второго можно было бы охватить максимальное количество ШСНУ, подлежащих форсированию.

Техническая задача изобретения заключается в повышении надежности универсального шкива.

Поставленная задача достигается тем, что шкив выложен в виде чашки с днищем на тыльном торце, а насадная деталь - в виде равнорасположенных по окружности клиньев, дополнительно снабженных набором сменных подкладок под соответствующий диаметр ведущего элемента и зафиксированных от осевого смещения относительно ведущего элемента, а также связанных с днищем чашечного шкива посредством нагруженного резьбою соединения, при этом по середине насадной детали на ее поверхностях зацепления со шкивом и ведущим элементом выполнены продольные проходные, соответственно, лыска и паз, причем ширина паза на клине соответствует ширине подкладки.

На фиг. 1 изображен продольный разрез универсального шкива, на фиг. 2 - вид по стрелке Б на фиг.1, на фиг.3 - продольный разрез универсального шкива с набором сменных подкладок, на фиг. 4 - разрез по линии А-А на фиг.3, на фиг. 5 - разрез по линии А-А на фиг.3 как вариант исполнения.

Универсальный шкив состоит из корпуса 1 (фиг.1) с канавками 2 под клиновой ремень (не показан), днищем на тыльном торце и ребрами жесткости 4 на переднем торце. Внутренняя конусная поверхность 5 является посадочной под равнорасположенные по окружности клинья 6 с соответствующим наружным угловым положением. Клин 6 установлен в кольцевом пространстве, образовавшемся между посадочной поверхностью 5 корпуса 1 и ведущим элементом 7, т.е. действующим на ШСНУ ведущим шкивом 7 с диаметром D₁ на валу 8 электродвигателя 9. Клин 6 зафиксирован от осевого смещения относительно ведущего элемента 7 выступом 10, сопряженным с передним торцом ведущего элемента 7. Внутри клина выполнено резьбовое отверстие под болт 11 со стопорной шайбой 12, расположенной на днище 3 в отверстии в виде радиального паза.

В тех случаях, когда диаметр ведущего элемента D₂ < D₁ (фиг. 3), дополнительно используется комплект сменных подкладок 13 (фиг.4) с выступом 14 того же назначения, что и выступ 10 клина 8 (фиг.1). Применение комплекта сменных подкладок гораздо выгоднее, чем иметь дело с аналогичным комплектом дорогостоящих, более весомых сменных клиньев.

По середине насадной детали, состоящей, например, из клина 6 и подкладки 13 (фиг.4), на ее поверхностях зацепления со шкивом 1 и ведущим элементом 7 выполнены продольные, проходные, соответственно, лыска 15 и паз. 16. При этом насадная деталь находится в контакте со шкивом 1 и ведущим элементом 7, обеспечивая зацепление по крайним участкам, соответственно, 17 и 18. Клин 6 и подкладка 13 скомпонованы так, что ширина паза аналогичного назначения на клине совпадает с шириной подкладки.

Для наглядности на фиг. 5 изображен вариант исполнения универсального шкива, когда на насадной детали 6 (фиг.5) отсутствуют лыска 15 и паз 16 (фиг. 4), а ее сопряжение с универсальным шкивом и ведущим элементом происходит по образующим, соответственно 19 и 20 (фиг.5), что в реальной жизни вполне допустимо из-за расхождения диаметров сопрягаемых поверхностей.

В процессе работы в широком диапазоне крутящий момент передается от ведущего элемента к универсальному шкиву через промежуточную насадную деталь. При этом будет иметь место переменное по направлению прокручивание шкивов друг относительно друга, напоминая в некотором смысле подшипник качения, что в конечном итоге приводит к нарушению зацепления между шкивами и их пробуксовке.

Универсальный шкив применяется при кратковременном форсировании ШСНУ в следующем порядке.

Снимаются приводные ремни с ведущего шкива ШСНУ. Универсальный шкив устанавливается на ведущий шкив 7 в сборе с клиньями при максимально отпущенных болтах 11. Следя за положением выступов 10, равномерно подтягиваются болты 11, которые стопорятся впоследствии шайбой 12. За счет перемещения электродвигателя сокращается межосевое расстояние между ведомым и ведущим шкивами привода ШСНУ. Приводные ремни надеваются на универсальный шкив и натягиваются.

После пробного запуска ШСНУ, убедившись в нормальной установке универсального шкива, ШСНУ выводится на форсированный режим работы. По достижении поставленной цели ШСНУ останавливается, универсальный шкив смещается, клиновые ремни надеваются на ранее ведущий шкив 7 и ШСНУ возвращается на оптимальный режим работы с прежним числом качаний станка-качалки.

Благодаря конструктивному решению шкив приобретает универсальность, по сути дела, заменив очередной шкив конкретного типоразмера на простой набор подкладок, что снижает металлоемкость и затраты на изготовление, создает удобства в обслуживании. Повышение производительности труда обслуживающего персонала объясняется тем, что универсальный шкив позволяет его установку непосредственно на действующий ведущий шкив привода ШСНУ, исключив тем самым имевшие место операции по его снятию с последующей установкой заново.

Устройство предназначено для использования в приводах штанговых скважинных насосных установок при эксплуатации скважин в нефтегазодобывающих отраслях промышленности. Шкив выполнен в виде шашки с днищем на тыльном торце, а насадная деталь - в виде равнорасположенных по окружности клиньев, зафиксированных от осевого смещения относительно ведущего элемента привода, а также связанных с днищем чашечного шкива посредством нагруженного резьбою соединения. По середине насадной и детали на ее поверхностях зацепления со шкивом и ведущим элементом выполнены продольные проходные соответственно лыска и паз. Ширина паза на клине соответствует ширине подкладки. Благодаря конструктивному решению шкив приобретает универсальность, по сути дела заменив очередной шкив конкретного типоразмера на простой набор подкладок, что снижает металлоемкость, затраты на изготовление, создает удобства в обслуживании. Универсальный шкив позволяет его установку непосредственно на действующий ведущий шкив привода ШСНУ, исключив тем самым дополнительные операции по его снятию и установке заново. 5 ил.

Универсальный шкив для форсирования штанговой скважинной насосной установки с канавками под клиновой ремень с посадочной внутренней конусной поверхностью под насадную деталь с соответствующим наружным угловым положением и внутренней поверхностью зацепления с ведущим элементом в виде тела вращения, отличающийся тем, что шкив выполнен в виде чашки с днищем на тыльном торце, а насадная деталь - в виде равнорасположенных по окружности клиньев, дополнительно снабженных набором сменных подкладок под соответствующий диаметр ведущего элемента и зафиксированных от осевого смещения относительно ведущего элемента, а также связанных с днищем чашечного шкива посредством нагруженного резьбового соединения, при этом по середине насадной детали на ее поверхностях зацепления со шкивом и ведущим элементов выполнены продольные проходные соответственно лыска и паз, причем ширина паза на клине соответствует ширине подкладки.