УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВРАЩЕНИЯ КОЛОННЫ ШТАНГ Российский патент 2002 года по МПК F04B47/00 E21B19/87 

Изобретение относится к механизмам насосных установок для подъема жидкостей с больших глубин, например из скважин, с приводным устройством, расположенным на поверхности земли, точнее к устройствам для поворота колонны штанг, и предназначено для использования как со станками-качалками, так и с гидравлическими приводами.

Известно устройство для вращения колонны штанг скважинной насосной установки, содержащей станок-качалку с балансиром, колонну штанг, подвешенную к балансиру посредством троса, и штанговращатель. Штанговращатель располагается ниже устьевого уплотнения колонны штанга и содержит ведомую шестерню, жестко связанную с колонной насосно-компрессорных тpyб, и ведущую шестерню, установленную на колонне штанг с возможностью вращательного и поступательного движения относительно ее продольной оси. (авт. свид. СССР 1767224 МКИ⁵ F 04 B 47/00).

Tакое расположение штанговращателя в скважине усложняет его монтаж и обслуживание при эксплуатации скважины, а штанговращатель имеет сложную конструкцию.

Известно другое устройство для вращения колонны штанг, содержащее штанговращатель, подвешенный на балансире и расположенный выше устья скважины. Рычаг штанговращателя соединен с телом балансира посредством компенсатора и гибкого элемента (рекламный проспект штанговращателя Пат Уэлл PW 252, изготовитель "Позитив Акшн Тул Вестерн Лтд.), г. Kалгари и г. Эдмонтон, штат Альберта, Канада.).

Такое расположение штанговращателя обеспечивает доступ к нему и упрощает его монтаж и обслуживание при эксплуатации скважины.

Однако надежность работы установки с таким устройством для вращения колонны штанг низка, что объясняется возможностью попадания гибкого элемента (когда он находится в ослабленном состоянии) под головку балансира и ею обрыва. При эксплуатации наклонно направленных и искривленных скважин на колонну штанг действует большое усилие, которое приводит к скручиванию троса подвески и развороту штанговращателя относительно оси подвески. При этом меняется угловое положение рукоятки штанговращателя, приводящее к невозможности ее поворота посредством гибкою элемента, и его обрыву.

Кроме того, при повороте балансира вниз гибкий элемент натягивается, выбирая слабину, а поворот колонны штанг осуществляется только в конце хода балансира, что увеличивает нагрузку на узлы и детали штанговращателя, поскольку поворот колонны штанг не распределяется на всю величину поворота балансира. Поворот штанг происходит в положении, когда балансир находится в нижнем положении и трос подвески имеет наибольшую свободную длину и наименьшее сопротивление кручению, что приводит к скручиванию троса подвески.

Кроме того при эксплуатации возникает необходимость доступа к точке подвески троса к головке балансира, а следовательно, выполнения работ на большой высоте, что повышает опасность эксплуатации установки.

Применение такою устройства ограничено только установками, содержит станок-качалку.

Известны устройства для вращения колонны штанг, которые могут быть использованы как со станками-качалками, так и с гидравлическими приводами (патент RU 2155859, МКИ⁷ Е 21 В 37/00, патент RU 2160817, МКИ⁷ Е 21 В 19/16).

Наиболее близким к заявляемому и принятым в качестве прототипа является yстройство для вращения колонны штанг (патент RU 2155859, МКИ7 Е 21 В 37/00), включающее штанговращатель и его привод, выполненный в виде регулируемой стойки, имеющей с одной стороны узел закрепления на устье скважины. а с другой - элемент взаимодействия с рычагом штанговращателя, на корпусе которого установлен ограничитель поворота рычага.

При эксплуатации нет необходимости выполнения работ на большой высоте, что повышает безопасность эксплуатации устройства.

Однако такое устройство имеет сложную конструкцию, что объясняется наличием составного рычага, содержащего корпус, планку с утяжелителем, установленную с возможностью вращения на оси, жестко закрепленной на корпусе рычага, наличием копира на стойке привода. Сложность конструкции усложняет эксплуатацию устройства и снижает надежность его работы, что усугубляется условиями эксплуатации на открытом воздухе.

Задачей изобретения является упрощение конструкции, повышение надежности и удешевление устройства для вращения колонны штанг.

Постоянная задача решается усовершенствованием устройства для вращения колонны штанг, включающего штанговращатель и его привод, выполненный в виде регулируемой стойки, имеющей с одной стороны узел закрепления на устье скважины, а с другой - элемент взаимодействия с рычагом штанговращателя, на корпусе которого установлен ограничитель поворота рычага.

Это усовершенствование заключается в том, что длина плеча рычага превышает расстояние от оси его качания до элемента взаимодействия провода с рычагом, при этом элемент взаимодействия выполнен в виде цилиндра, контактирующего с боковой поверхностью рычага.

Благодаря тому, что длина плеча рычага превышает расстояние от оси его качания до элемента взаимодействия привода с рычагом и элемент взаимодействия выполнен в виде цилиндра, контактирующего с боковой поверхностью рычага, обеспечивается надежная передача движения от элемента к рычагу без промежуточных узлов, усложняющих конструкцию.

Изобретение поясняется чертежом, на котором на фиг.1 изображено предлагаемое устройство в нижнем положении полированного штока; на фиг.2 - и верхнем положении.

Устройство для вращения колонны штанг содержит штанговращатель 1, содержащий корпус 2 и рычаг 3. Привод поворота рычага 3 выполнен в виде регулируемой стойки 4, имеющей с одной стороны узел 5 закрепления на устье 6 скважины, а с другой - элемент 7 взаимодействия с рычагом 3, выполненный в виде цилиндра, контактирующего с боковой поверхностью 8 рычага 3. Па корпусе 2 штанговращателя 1 установлен ограничитель 9 поворота рычага 3. Длина плеча L рычага 3 превышает расстояние l от оси 10 его качания до элемента 7. Штанговращатель 1 содержит механизм (не показан) преобразования касательного движения рычага в однонаправленное прерывистое вращательное движение выходного звена, соединенного с полированным штоком 11. Конструкция этого механизма может быть любой общеизвестной, например такой же, как у прототипа.

Перед началом работы скважинной насосной установки полированный шток находится в нижнем положении, при этом производится регулировка высоты стойки 4 для обеспечения постоянного контакта элемента 7 с боковой поверхностью 8 рычага 3 в верхнем его положении.

При перемещении полированного штока 11 и, следовательно, корпуса 2 штанговращателя 1 в верхнее положение рычаг 3 поворачивается на оси 10 до упора в ограничитель 9. Поворота полированного штока 11 не происходит.

При перемещении полированного штока 11 и, следовательно, корпуса 2 штанговращателя 1 в нижнее положение происходит контакт рычага 3 с элементом 7 и поворот рычага 3 на оси 10 в верхнее положение. Этот поворот рычага 3 механизмом преобразования касательного движения рычага в однонаправленное прерывистое вращательное движение выходного звена преобразуется и поворот полированного штока 11 и связанной с ним колонны штанг скважинной насосной установки.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает при каждом ходе полированного штока 11 вниз поворот колонны штанг скважинной насосной установки за счет надежной передачи движения рычагу 3 штанговращателя 1 без промежуточных узлов, усложняющих конструкцию.

Изобретение предназначено для использования как со станками-качалками, так и с гидравлическими приводами, в механизмах насосных установок для подъема жидкостей с больших глубин. Устройство для вращения колонны штанг содержит штанговращатель 1, содержащий корпус 2 и рычаг 3. Привод поворота рычага 3 выполнен в виде регулируемой стойки 4, имеющей с одной стороны узел 5 закрепления на устье 6 скважины, а с другой - элемент 7 взаимодействия с рычагом 3. На корпусе 2 штанговращателя 1 установлен ограничитель 9 поворота рычага 3. Изобретение позволит упростить конструкцию, повысить надежность и удешевить устройство для вращения колонны штанг за счет того, что длина плеча L рычага 3 превышает расстояние l от оси 10 его качания до элемента 7, а элемент 7 выполнен в виде цилиндра, контактирующего с боковой поверхностью 8 рычага 3. При работе устройства происходит надежная передача движения от элемента 7 к рычагу 3 без промежуточных узлов, усложняющих конструкцию. 2 ил.

Устройство для вращения колонны штанг, включающее штанговращатель и его привод, выполненный в виде регулируемой стойки, имеющей с одной стороны узел закрепления на устье скважины, а с другой - элемент взаимодействия с рычагом штанговращателя, на корпусе которого установлен ограничитель поворота рычага, отличающееся тем, что длина плеча рычага превышает расстояние от оси его качания до элемента взаимодействия привода с рычагом, при этом элемент взаимодействия выполнен в виде цилиндра, контактирующего с боковой поверхностью рычага.