УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДЪЕМА ЖИДКОСТИ ИЗ СКВАЖИН Российский патент 2000 года по МПК F04B47/02 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к области оборудования для подъема нефти из скважин, и может быть использовано для откачки пластовых вод и добычи различных полезных ископаемых, находящихся под землей на больших глубинах в жидком состоянии.

Известно устройство для добычи нефти из скважин в случае ее залегания на больших глубинах и малого пластового давления (Храмов Р.А. Длинноходовые насосные установки для добычи нефти. Под научной редакцией Б.З. Султанова. -М. : Недра, 1996 , 208 с.). Основным элементом указанного устройства является наземный привод и плунжерный насос в скважине с возвратно-поступательным движением плунжера при ходе в несколько метров. Недостатком известного устройства является низкая производительность, большие габариты и металлоемкость.

Известна также длинноходовая насосная установка для откачки высокогазированной нефти из скважин (патент РФ М 2111343, МПК 7 E 21 В 43/00, БИ N 14, 1998). Установка содержит реверсивный наземный привод с редуктором на подвижном основании тележке, установленный на валу редуктора барабан с радиальными передвижными ограничительными штангами, соединенный с барабаном спирально намотанный на барабан гибкий тяговый орган, плунжер, соединенный с гибким тяговым органом.

Недостатком этой установки является низкая эффективность процесса добычи нефти из-за малой приспособленности ее к ремонту в условиях эксплуатации при обрыве гибкого тягового органа. В этом случае отключают энергоисточник, останавливают двигатель привода и барабан. Тележку откатывают в сторону от скважины и сматывают с барабана остаток гибкого тягового органа. Извлекают из скважины плунжерный насос и отсоединяют от плунжера второй остаток гибкого тягового органа и спирально наматывают на барабан. К свободному концу гибкого тягового органа присоединяют плунжер насоса и опускают последний в скважину. Процесс замены гибкого тягового органа является опасной, трудоемкой и длительной операцией, связанной с подъемом и транспортировкой больших масс. Задача трудновыполнима в сложных климатических условиях (пониженные температуры, снег и т. п.). В связи с этим для данной операции используют специальный монтажный стенд на базе большегрузного автомобиля. Связанные с заменой ленты длительные простои длинноходовой установки снижают ее производительность и эффективность процесса добычи нефти.

Данное решение является наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению.

Техническим результатом изобретения является повышение безопасности и производительности ремонта установки для подъема жидкости из скважин и повышение эффективности добычи нефти.

Задача, на решение которой направлено техническое решение, достигается тем, что в известной установке для подъема жидкости из скважин, содержащей раму, тележку, установленный на тележке реверсивный привод с выходным валом, барабан, установленный на выходном валу привода, снабженный на обоих торцах радиальными ограничительными штангами, между которыми спирально намотан гибкий тяговый орган, соединенный с плунжером, барабан снабжен ободом, состоящим из двух полуколец и установленным на барабане между ограничительными штангами, причем полукольца обода установлены на барабане гладкой внутренней поверхностью с возможностью осевого перемещения и соединены между собой с одного конца двухопорным шарниром, а с другого конца - двойным замком, а также тем, что двухопорный шарнир содержит две плоские щечки с отверстиями, закрепленные на одном полукольце, и две фигурные щечки с уступами и отверстиями, закрепленные на другом полукольце, цилиндрический палец, причем плоские щечки размещены между уступами фигурных щечек, а цилиндрический палец установлен в отверстиях щечек с возможностью вращения вокруг своей оси, а двойной замок содержит две плоские щечки с резьбовыми отверстиями, закрепленные на одном полукольце, две фигурные щечки с уступами и гладкими отверстиями, закрепленные на другом полукольце, и два винта, причем головки винтов размещены на уступах фигурных щечек. Кроме этого, поставленная цель достигается еще тем, что, по крайней мере, одно полукольцо снабжено фигурным пазом с размерами и формой, соответствующими узлу крепления гибкого тягового органа, причем узел крепления выполнен в виде цилиндрического пальца, установленного в плоских щечках двухопорного шарнира, а гибкий тяговый орган своим концом установлен на цилиндрическом пальце узла крепления, уложен в фигурном пазу полукольца и спирально намотан на гладкую наружную поверхность обода.

На фиг. 1 показана установка для подъема жидкости из скважин, на фиг. 2 - двухопорный шарнир, на фиг. 3 - двухопорный шарнир в разрезе, на фиг. 4 - двойной замок, на фиг. 5 - двойной замок в разрезе.

Установка содержит раму 1, основание-тележку 2, установленный на ней реверсивный наземный привод 3 с выходным валом 4, барабан 5, установленный на выходном валу 4, снабженный на обоих торцах радиальными ограничительными штангами 6, между которыми спирально намотан гибкий тяговый орган 7, соединенный с плунжером 8. На барабане 5 между ограничительными штангами 6 расположен обод 9, состоящий из двух полуколец, установленных гладкой внутренней поверхностью 10 с возможностью осевого перемещения и соединенных между собой с одного конца двухопорным шарниром 11, а с другого конца - двойным замком 12. Двухопорный шарнир 11 содержит две плоские щечки 13 с отверстиями 14, закрепленные на одном полукольце, и две фигурные щечки 15 с уступами 16 и отверстиями 17, закрепленные на другом полукольце, цилиндрический палец 18. Плоские щечки 13 размещены между уступами 16, а цилиндрический палец 18 установлен в отверстиях 14 с возможностью вращения вокруг своей оси. Двойной замок 12 содержит две плоские щечки 19 с резьбовыми отверстиями 20, закрепленные на одном полукольце, две фигурные щечки 21 с уступами 22 и гладкими отверстиями 23, закрепленные на другом полукольце, а также два винта 24, причем головки винтов 24 размещены на уступах 22 фигурных щечек 21. Одно полукольцо снабжено фигурным пазом 25 с размерами и формой, соответствующими узлу крепления 26 тягового органа 7, причем узел крепления 26 выполнен в виде цилиндрического пальца, а гибкий тяговый орган 7 своим концом установлен на узле крепления 26, уложен в фигурном пазу 25 полукольца и спирально намотан на гладкую наружную поверхность 27 обода 9.

Установка для подъема жидкости из скважин работает следующим образом.

Вначале в скважину спускают насосно-компрессорные трубы, которые выполняют роль цилиндра насоса с установленным на нижнем конце всасывающим клапаном. Затем с помощью реверсивного наземного привода 3 в колонну насосно-компрессорных труб спускают гибкий тяговый орган 7 с закрепленным на нем плунжером 8. При ходе гибкого тягового органа 7 вверх происходит всасывание жидкости в насосно-компрессорную трубу, при ходе плунжера 8 вниз происходит нагнетание жидкости в надплунжерное пространство. Реверсивный привод 3 осуществляет наматывание гибкого тягового органа 7 на барабан 5 и сматывание его в скважину с заданной скоростью и интервалом движения плунжера 8. Возвратно-поступательное перемещение плунжера 8 обеспечивает подъем жидкости из скважины. Таким образом, гибкий тяговый орган 7, испытывая многократное динамическое нагружение, теряет прочность, в результате чего и происходит его обрыв. В этом случае барабан 5 останавливают, а гибкий тяговый орган 7 фиксируют на ободе 9 (например, скобами).

Производят расфиксацию ограничительных штанг 6 на барабане 5 и перемещают штанги в радиальном направлении к валу 4 до крайнего нижнего положения. Далее ослабляют затяжку винтов двойного замка 12 и при помощи подъемно-транспортного устройства обод 9 снимают с барабана 5 и с остатками тягового органа 7 укладывают на транспортную платформу.

Затем производят операцию по установке другого обода с новым гибким тяговым органом, который монтируется на намоточном стенде в заводских условиях следующим образом. Полукольца обода 9 подводят друг к другу таким образом, чтобы плоские щечки 13 двухопорного шарнира 11 расположились между уступами 16 фигурных щечек 15, а отверстия 14 и 17 совпали. В эти отверстия вводят цилиндрический палец 18 и фиксируют его от осевых перемещений(например, шплинтами). Далее подводят полукольца друг к другу со стороны двойного замка 12 и соединяют плоские щечки 19 с фигурными щечками 21 при помощи винтов 24, обеспечивая между торцами щечек зазор "S". Обод 9 устанавливают на оправку намоточного стенда (идентично по форме и размерам барабану 5) и осуществляют окончательную затяжку винтов 24 для обеспечения плотного контакта внутренней поверхности 10 обода 9 с поверхностью обечайки. После этого заводят петлю гибкого тягового органа 7 в фигурный паз 25, устанавливают цилиндрический палец узла крепления 26, проводя его через отверстия 14 щечек 13 и петлю гибкого тягового органа 7, фиксируют цилиндрический палец узла крепления 26 от осевого перемещения (например, шплинтами). Включают намоточный стенд, осуществляют спиральную намотку требуемой длины гибкого тягового органа 7 на гладкую наружную поверхность 27 обода 9 и фиксируют его конец (например, скобами). После этого ослабляют затяжку винтов 24 двойного замка 12, снимают обод 9 с оправки намоточного стенда и укладывают его на транспортную платформу, которая доставляет этот обод к скважине с установкой.

Операцию по установке обода, смонтированного в заводских условиях, производят в полевых условиях следующим образом.

С помощью подъемно-транспортного устройства обод 9 с намотанным на него гибким тяговым органом 7 поднимают с транспортной платформы, ориентируя его таким образом, чтобы его ось и ось вала 4 совпали. Далее подводят обод 9 к барабану 5 со стороны, противоположной приводу 3, и осевым перемещением надвигают его на барабан 5 до упора в ограничительные штанги 6. Далее производят затяжку винтов 24 с целью обеспечения плотного контакта внутренней поверхности 10 обода 9 и поверхности барабана 5. После установки обода 9 на барабане 5 выводят в рабочее положение и фиксируют ограничительные штанги 6 с торца барабана 5, противоположного приводу 3. Далее к свободному концу гибкого тягового органа 7 крепят плунжер 8 насоса и последний опускают в скважину.

Таким образом, по сравнению с прототипом заявляемая установка обладает большой эффективностью за счет более кратковременного и простого процесса замены гибкого тягового органа, особенно в сложных климатических условиях. Процесс намотки осуществляется в заводских условиях на стационарных установках, где обеспечиваются безопасные условия труда и высокая производительность процесса. Это в свою очередь ведет к повышению безопасности и производительности ремонта.

Установка предназначена для подъема нефти из скважин и может быть использована для откачки пластовых вод и добычи различных полезных ископаемых, находящихся под землей на больших глубинах в жидком состоянии. Содержит реверсивный наземный привод с редуктором на подвижном основании-тележке. На валу редуктора установлен барабан с радиальными передвижными ограничительными штангами, гибкий тяговый орган соединен с барабаном и спирально намотан на него. Плунжер соединен с гибким тяговым органом. Барабан снабжен ободом, состоящим из двух полуколец и установленным на барабане между ограничительными штангами. Полукольца обода установлены на барабане гладкой внутренней поверхностью с возможностью осевого перемещения и соединены между собой с одного конца двухопорным шарниром, содержащим две плоские щечки с отверстиями и две фигурные щечки с уступами и отверстиями и цилиндрический палец, а с другого конца - двойным замком, содержащим две плоские щечки с резьбовыми отверстиями, две фигурные щечки с уступами и гладкими отверстиями и два винта. По крайней мере, одно полукольцо снабжено фигурным пазом с размерами и формой, соответствующими узлу крепления гибкого тягового органа. Повышает безопасность и производительность ремонта. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Установка для подъема жидкости из скважин, содержащая раму, тележку, установленный на тележке реверсивный привод с выходным валом, барабан, установленный на выходном валу привода, снабженный на обоих торцах радиальными ограничительными штангами, между которыми спирально намотан гибкий тяговый орган, соединенный с плунжером, отличающаяся тем, что барабан снабжен ободом, состоящим из двух полуколец с гладкими внутренней и наружной поверхностями и установленным на барабане между ограничительными штангами. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что полукольца обода установлены на барабане гладкой внутренней поверхностью с возможностью осевого перемещения и соединены между собой с одного конца двухопорным шарниром, а с другого конца - двойным замком. 3. Установка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что двухопорный шарнир содержит две плоские щечки с отверстиями, закрепленные на одном полукольце, и две фигурные щечки с уступами и отверстиями, закрепленные на другом полукольце, цилиндрический палец, причем плоские щечки размещены между уступами фигурных щечек, а цилиндрический палец установлен в отверстиях щечек с возможностью вращения вокруг своей оси. 4. Установка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что двойной замок содержит две плоские щечки с резьбовыми отверстиями, закрепленные на одном полукольце, две фигурные щечки с уступами и гладкими отверстиями, закрепленные на другом полукольце, и два винта, причем головки винтов размещены на уступах фигурных щечек. 5. Установка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что, по крайней мере, одно полукольцо снабжено фигурным пазом с размерами и формой, соответствующими узлу крепления гибкого тягового органа, причем узел крепления выполнен в виде цилиндрического пальца, установленного в плоских щечках двухопорного шарнира, а гибкий тяговый орган своим концом установлен на цилиндрическом пальце узла крепления, уложен в фигурном пазу полукольца и спирально намотан на гладкую наружную поверхность.