ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПРИВОД СКВАЖИННОГО НАСОСА Российский патент 2002 года по МПК F04B47/04 

Изобретение относится к гидравлическим машинам объемного вытеснения, точнее к приводным устройствам, включающим гидравлические или пневматические средства, и может быть использовано в качестве привода насосов, предназначенных для подъема жидкостей с больших глубин.

Известны штанговые глубинно-насосные установки с балансирным приводом (станки-качалки, например, А.Г. Молчанов, Гидроприводные штанговые скважинные насосные установки, М. "Недра", стр. 7 - 8, рис. 11, 1982 г.) Недостатком балансирных приводов глубинно-насосных установок являются большие габариты и металлоемкость конструкции. Кроме того, при эксплуатации таких установок для удаления контактной подвески при проведении профилактических и ремонтных работ на подземном оборудовании необходимо преодолеть усилие уравновешивания, для этого двигатель станка-качалки должен иметь запас по мощности, значительно превышающий мощность, необходимую для работы установки.

Известны также гидравлические приводы штанговых глубинно-насосных установок, имеющие меньшие габариты и металлоемкость и не требующие для установки фундаментов.

Гидравлические приводы (А.Г. Молчанов, "Гидроприводные штанговые скважинные насосные установки", М. "Недра", 1982 г., стр. 25-26, рис. 1.9; патент РФ 2061913, F 04 B 47/04; патент РФ 2134360, F 04 B 47/04) содержат рабочий цилиндр с поршнем, разделяющим его на штоковую и поршневую полости и систему пневматического или гидропневматического уравновешивания, соединенную со штоковой полостью рабочего цилиндра.

Наиболее близким к заявляемому и принятым за прототип является гидравлический привод штангового насоса (патент РФ 2134360, F 04 B 47/04), содержащий рабочий цилиндр с поршнем, разделяющим его на штоковую и поршневую полости и систему гидропневматического уравновешивания, соединенную со штоковой полостью рабочего цилиндра.

При эксплуатации установок с таким приводом для удалеления контактной подвески при проведении профилактических и ремонтных работ на подземном оборудованиии необходимо преодолеть усилие уравновешивания. Для этого насосом привода необходимо создать давление в поршневой полости рабочего цилиндра, превышающее уравновешивающее давление в его штоковой полости. Необходимость использования высокомощного двигателя насоса для содания давления, значительно превышающего рабочее, снижает экономичность и надежность привода. При этом также повышается опасность выполняемых профилактических и ремонтных работ на подземном оборудованиии.

Задачей изобретения является повышение экономичности, надежности привода и повышения безопасности обслуживания установки за счет уменьшения давления рабочей жидкости, создаваемого насосом привода, необходимого для его эксплуатации во всех режимах.

Поставленная задача достигается за счет усовершенствования гидравлического привода скважинного насоса, содержащего рабочий цилиндр с поршнем, разделяющим его на штоковую и поршневую полости, и систему пневматического или гидропневматичсского уравновешивания, соединенную со штоковой полостью рабочего цилиндра.

Это усовершенствование заключается в том, что поршневая и штоковая полости рабочего цилиндра соединены между собой трубопроводом с запорным краном с образованием замкнутого гидравлического контура.

Соединение поршневой и штоковой полостей рабочего цилиндра между собой трубопроводом с запорным краном с образованием замкнутого гидравлического контура позволяет при открытом запорном кране выровнять давление в поршневой и штоковой полостях рабочего цилиндра. При этом без насоса, за счет большей площади поршня со стороны поршневой полости обеспечивается действие на поршень рабочего цилиндра со стороны поршневой полости усилия, превышающего уравновешивающее усилие, действующее на поршень со стороны штоковой полости, и перемещение за счет этого поршня рабочего цилиндра вниз.

Кроме того, поршневая полость рабочего цилиндра может быть соединена со сливом трубопроводом с запорным краном и обратным клапаном.

Соединение поршневой полости рабочего цилиндра со сливом трубопроводом с обратным клапаном позволяет улучшить условия работы привода за счет оттока через открывающийся обратный клапан рабочей жидкости, накапливающейся в поршневой полости рабочего цилиндра из-за утечек. Установка в этом трубопроводе запорного крана позволяет при закрытом положении этого крана образовать замкнутый гидравлический контур - поршневая-штоковая полость рабочего цилиндра.

Изобретение поясняется чертежом, где изображена гидравлическая схема предлагаемого привода.

Гидравлический привод скважинного насоса содержит рабочий цилиндр 1, разделенный поршнем 2 на поршневую 3 и штоковую 4 полости, и систему пневматического или гидропневматического (как в приведенном варианте) уравновешивания, включающую вспомогательный тандемный цилиндр 5 со штоком 6 с расположенными на его концах поршнями 7 и 8, установленными по обе стороны перемычки 9. Перемычка 9 и поршни 7 и 8 образуют четыре полости - две поршневые 10 и 11 и две штоковые 12 и 13. Полость 10 соединена с источником сжатого газа - емкостью 14, штоковая полость 12 соединена через гидрораспредслитель 15 с насосом 16 и сливом 17. Система уравновешивания (вторая штоковая полость 13 тандемного цилиндра 5) соединена трубопроводом 18 со штоковой полостью 4 рабочего цилиндра 1, образуя замкнутый гидравлический контур. Поршневая 3 и штоковая 4 полости рабочего цилиндра 1 соединены между собой трубопроводом 19 с запорным краном 20 с образованием замкнутого гидравлического контура. В приведенном варианте вторая поршневая полость 11 тандемного цилиндра 5 соединена трубопроводом 21 через гидрораспределитель 15 с насосом 16 и сливом 17. Поршень 2 рабочего цилиндра 1 штоком 22 соединен с колонной штанг 23, связанной с поршнем скважинного насоса. Поршневая полость 3 соединена со сливом 17 трубопроводом 24 с запорным краном 25 и обратным клапаном 26.

Работа гидропривода происходит следующим образом.

Перед началом работы поршень 2 рабочего цилиндра 1 и поршни 7 и 8 тандемного цилиндра 5 находятся в нижнем по чертежу положении. Запорный кран 20 на трубопроводе 19 закрыт. Штоковые полости 12 и 13 тандемного цилиндра 5 заполнены жидкостью, а полость 10 и емкость 14 - сжиженным газом. Давление этого газа передается через поршень 8 на жидкость в полости 13 и через трубопровод 18 на жидкость в полости 4 рабочего цилиндра 1 и на поршень 2 этого цилиндра, уравновешивая вес самого поршня 2, штока 22 и колонны штанг 23 скважинного насоса (на чертеже не показан).

При подаче жидкости от насоса 16 через гидрораспределитсль 15 (находящийся в положении, показанном на чертеже) в полость 12 поршень 7 поднимается и через шток 6 тянет за собой поршень 8, который по трубопроводу 18 вытесняет жидкость из полости 13 тандемного цилиндра 5 в полость 4 рабочего цилиндра 1. Под давлением этой жидкости поршень 2 рабочего цилиндра 1 поднимается и тянет за собой шток 22, связанный с колонной штанг 23. При достижении поршнем 2 крайнего верхнего положения срабатывает переключатель (на чертеже не показан), переводя гидрораспределитель 15 в левое (по чертежу) положение. Рабочая жидкость от насоса 16 через гидрораспределитель 15 по трубопроводу 21 поступает в поршневую полость 11 тандемного цилиндра 5, перемешая поршень 7 и связанный с ним поршень 8 вниз. При движении вниз поршня 8 жидкость из полости 4 рабочего цилиндра 1 по трубопроводу 18 перетекает в штоковую полость 13 тандемного цилиндра 5, не препятствуя поршню 2 перемещаться вниз под действием собственного веса и веса штока 22 поршня рабочего цилиндра 1 и связанной с ним колонны штанг 23.

Для ослабления натяжения колонны штанг 23 для удалеления контактной подвески при проведении профилактических и ремонтных работ на подземном оборудованиии необходимо преодолеть усилие уравновешивания, для этого закрывают запорный кран 25 на трубопроводе 24, открывают запорный кран 20 и соединяют между собой поршневую 3 и штоковую 4 полости рабочего цилиндра 1, образуя замкнутый гидравлический контур. Давление в поршневой 3 и штоковой 4 полостях рабочего цилиндра 1 выравнивается и при этом за счет большей площади поршня 2 со стороны поршневой 3 полости по сравнению с площадью поршня 2 со стороны штоковой 4 полости на поршень 2 рабочего цилиндра 1 со стороны поршневой 3 полости действует усилие, превышающее усилие, действующее на поршень 2 со стороны штоковой 4 полости. За счет этого поршень 2 рабочего цилиндра 1 перемешается вниз, ослабляя натяжение колонны штанг 23.

Таким образом, предлагаемый привод позволяет повысить экономичность и надежность за счет преодоления уравновешивающего усилия, действующего на поршень со стороны штоковой полости, и перемещения за счет этого поршня рабочего цилиндра вниз без подачи давления в поршневую 3 полость рабочего цилиндра 1 от насоса 16.

Изобретение предназначено для использования в гидравлических машинах объемного вытеснения, в приходных устройствах, включающих гидравлические или пневматические средства, предназначенных для подъема жидкостей с больших глубин. Содержит рабочий цилиндр 1, разделенный поршнем 2 на поршневую 3 и штоковую 4 полости, и систему пневматического или гидропневматического уравновешивания (тандемный цилиндр 5, емкость 14), соединенную со штоковой 4 полостью рабочего цилиндра. Поршневая 3 и штоковая 4 полости рабочего цилиндра 1 соединены между собой трубопроводом 19 с запорным краном 20 с образованием замкнутого гидравлического контура. При проведении профилактических и ремонтных работ на подземном оборудовании открывают запорный кран 20 и соединяют между собой поршневую 3 и штоковую 4 полости рабочего цилиндра 1, образуя замкнутый гидравлический контур, при этом поршень 2 рабочего цилиндра 1 перемещается вниз, ослабляя натяжение колонны штанг 23. Повышается экономичность, надежность привода и безопасность обслуживания установки. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. Гидравлический привод скважинного насоса, содержащий рабочий цилиндр с поршнем, разделяющим его на штоковую и поршневую полости, и систему пневматического или гидропневматического уравновешивания, соединенную со штоковой полостью рабочего цилиндра, отличающийся тем, что поршневая и штоковая полости рабочего цилиндра соединены между собой трубопроводом с запорным краном с образованием замкнутого гидравлического контура. 2. Гидравлический привод по п. 1, отличающийся тем, что поршневая полость рабочего цилиндра соединена со сливом трубопроводом с запорным краном и обратным клапаном.