СТАНОК-КАЧАЛКА С ЦЕПНОЙ ПЕРЕДАЧЕЙ ДЛЯ ДВУХ СКВАЖИН Российский патент 2003 года по МПК F04B47/02 

Изобретение относится к области машиностроения для нефтедобывающей промышленности.

Известно устройство, содержащее фундамент, раму, стойку, электродвигатель, редуктор, кривошип, роторный противовес, шатун, балансирный противовес, балансир, откидную головку, подвеску, штангу, устье скважины (Краткий политехнический словарь. М.: Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1956, с.886).

Однако известное техническое устройство имеет существенные недостатки, заключающиеся в том, что оно малоэффективно, использует лишь 50% своих конструктивных и энергетических возможностей, добывая нефть только из одной скважины.

За каждый полный оборот кривошипа лишь пол-оборота используется для добычи нефти, поднимая вверх шток насосной установки. За вторую половину оборота кривошипа электроэнергия используется на подъем роторного и балансирного противовесов, т.е. непроизводительно, не участвуя непосредственно в процессе добычи нефти, бесполезно расходуя электроэнергию.

Недостатком известного устройства является также использование кривошипа в качестве механизма преобразования вращательного движения ведомого вала редуктора в возвратно-поступательное перемещение шатуна. При этом возникают огромные крутящие моменты, приводящие к перегрузкам, большим удельным давлениям в подшипниках, вытеснению смазки, преждевременному износу зубчатых передач редуктора и большим затратам электроэнергии.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по своей сущности и достижению экономического эффекта является известное техническое устройство, содержащее корпус, электродвигатель, редуктор, механизм преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное, шатун, стойку, балансир, подвеску и штангу насосной установки. Механизм преобразования вращательного движения ведомого вала редуктора в возвратно-поступательное перемещение шатуна выполнен в виде цепной передачи, ведущая звездочка которой жестко закреплена на ведомом валу редуктора, а ведомая звездочка установлена в верхней части корпуса с возможностью их взаимодействия с помощью бесконечной цепи, надетой на эти звездочки. Шатун взаимодействует с цепной передачей с помощью пальца, жестко закрепленного на одном из звеньев цепи, и на котором шатун установлен шарнирно одной из своих сторон (См. SU 1479697 А1, 15.05.1989. Прототип).

Однако и данное известное устройство имеет существенные недостатки, заключающиеся в том, что оно взаимодействует только с одной скважиной, а потому малопроизводительно и 50% своего рабочего времени и 50% электроэнергии бесполезно затрачиваются на подъем тяжелых противовесов, а не для добычи нефти.

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое устройство, является добыча нефти одновременно из двух (или четырех) скважин, расположенных с двух сторон от станка-качалки, на любом расстоянии между ними, в пределах длины имеющихся подвесок.

Это обеспечивает повышение производительности в 2 (или 4) раза, а также сокращает расход электроэнергии и затраты на ремонт и техническое обслуживание в 2-3 раза.

Поставленная цель достигается за счет того, что в предлагаемом устройстве балансир установлен шарнирно на корпусе, с возможностью качательного движения относительно вертикальной плоскости и взаимодействия с двумя штангами насосных установок, с помощью сдвоенной радиальной головки и двух подвесок, подвешенных на шкивах, установленных на каждой из двух стоек, с помощью откидных головок.

Совокупность существенных отличительных признаков заключается в том, что:
- Ведущая и ведомая звездочки цепной передачи установлены таким образом, что оси их вращения находятся в одной горизонтальной плоскости.

- Одно из звеньев цепной передачи, на котором шарнирно установлен одной из своих сторон шатун, выполнено в виде двух пластин с тремя отверстиями, в одном из которых жестко закреплен палец, взаимодействующий с шатуном.

- Балансир установлен на корпусе вертикально, с возможностью качательного движения относительно вертикальной плоскости.

- Балансир взаимодействует с двумя (или четырьмя) штангами насосных установок с помощью сдвоенной радиальной головки и двух подвесок.

- Сдвоенная радиальная головка балансира состоит из двух частей, одна из которых закреплена на балансире жестко и взаимодействует с одной из штанг насосной установки, с помощью подвески, а вторая часть радиальной головки балансира установлена подвижно в вертикальном направлении, с возможностью периодического ее перемещения в том случае, если возникнет необходимость изменения высоты подъема одного из штоков насосной установки.

Подвижная часть радиальной головки балансира взаимодействует со штангой другой насосной установки, с помощью 2-й подвески.

- Каждая из двух (или четырех) стоек, установленных у скважин, снабжена откидной головкой со шкивом, на котором надета и перемещается подвеска.

Предлагаемое устройство поясняется чертежом, где показан общий вид устройства.

Устройство содержит корпус 1, электродвигатель 2, редуктор 3, механизм преобразования вращательного движения ведомого вала редуктора в возвратно-поступательное перемещение шатуна, выполненный в виде ведущей звездочки 4, жестко установленной на ведомом валу редуктора 3, ведомой звездочки 5, установленной на корпусе 1, с возможностью вращения относительно ее геометрической оси и взаимодействия с ведущей звездочкой 4, с помощью пластинчатой цепи 6, надетой на эти звездочки, шатун 7, шарнирно установленный одной стороной на пластинчатой цепи 6, с помощью пальца 8, а другой стороной - на нижнем конце балансира 9, установленного на корпусе 1 вертикально, с возможностью качательного движения относительно вертикальной плоскости и взаимодействия с 2-мя (или 4-мя) штангами насосных установок, с помощью неподвижной радиальной головки 10, подвижной радиальной головки 11, подвески 12, штанги 13, опущенной в устье скважины 14, шкива 15, откидной головки 16, стойки 17, подвески 18, штанги 19, взаимодействующей со скважиной 20, шкива 21, откидной головки 22 и стойки 23.

Описанное устройство работает следующим образом.

При включении в работу электродвигателя 2 вращательное движение передается на редуктор 3 и ведущую звездочку 4.

Цепная передача с пластинчатой цепью 6 преобразует вращательное движение в возвратно-поступательное перемещение шатуна 7, надетого одной из своих сторон на пальце 8, закрепленного жестко на одном из звеньев цепи 6.

Шатун 7 взаимодействует с балансиром 9, сообщая ему качательные движения относительно вертикальной плоскости, проходящей через ось его вращения.

В момент поворота сдвоенной радиальной головки 10 и 11 балансира 9 в левую сторону штанга 13 насосной установки скважины 14 будет опускаться вниз, с помощью подвески 12, а штанга 19 в это время будет подниматься вверх, извлекая нефть из скважины 20.

При обратном же повороте сдвоенной радиальной головки 10 и 11 балансира в правую (по чертежу) сторону штанга 19 будет опускаться вниз, а штанга 13 будет подниматься вверх, извлекая нефть из скважины 14.

Таким образом, за один оборот цепной передачи произойдет срабатывание двух насосных установок, повышая производительность работы станка-качалки в 2 раза и сокращая расход электроэнергии на единицу веса добытой нефти в 2-3 раза.

При необходимости одновременного изменения высоты подъема штанг 13 и 19 шатун 7 переустанавливают на балансире 9 в одно из соответствующих его отверстий.

Если потребуется изменение высоты подъема только одной из штанг насосной установки, необходимо произвести переустановку подвижной части радиальной головки 11 балансира, переместив ее вверх или вниз относительно оси вращения балансира 9.

Во время ремонта одной из 2-х скважин предлагаемый станок-качалка будет продолжать добывать нефть, но только из одной скважины. При этом одна из откидных головок (16 или 22), установленная на стойке ремонтируемой скважины, перемещается на 180^o, а к подвеске подвешивается противовес.

Преимущества предлагаемого устройства состоят в том, что оно позволяет добывать нефть из двух или четырех скважин. При этом повышается производительность в 2 (или 4) раза, и сокращается расход электроэнергии в 3-4 раза, снижаются расходы на приобретение, ремонт и техническое обслуживание технологического оборудования.

Изобретение предназначено для использования в нефтяной промышленности. Содержит корпус, электродвигатель, редуктор, шатун, стойку, балансир, откидную головку, подвеску и штангу насосной установки. Механизм преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное движение выполнен в виде цепной передачи. Ведущая и ведомая звездочки цепной передачи установлены в одной горизонтальной плоскости. На пальце цепной передачи шарнирно установлен шатун, жестко закрепленный на двух пластинах одного из звеньев цепи, имеющих три отверстия. Балансир установлен на корпусе вертикально с возможностью качательного движения относительно вертикальной плоскости и взаимодействия с двумя (или четырьмя) штангами насосных установок с помощью сдвоенной радиальной головки, двух подвесок и шкивов, установленных на каждой из двух (или четырех) стоек с помощью откидных головок. Позволяет повысить производительность и сократить расход электроэнергии, затраты на ремонт и техническое обслуживание. 1 ил.

Станок-качалка с цепной передачей для двух скважин, содержащий корпус, электродвигатель, редуктор, механизм преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное движение, выполненный в виде цепной передачи, взаимодействующей с шатуном при помощи пальца, стойку, балансир, откидную головку, подвеску и штангу насосной установки, отличающийся тем, что ведущая и ведомая звездочки цепной передачи установлены в одной горизонтальной плоскости, одно из звеньев цепной передачи, на котором шарнирно установлен одной из своих сторон шатун, выполнено в виде двух пластин, с тремя отверстиями, в одном из которых жестко закреплен палец, балансир установлен на корпусе вертикально с возможностью качательного движения относительно вертикальной плоскости и взаимодействия с двумя (или четырьмя) штангами насосных установок с помощью сдвоенной радиальной головки, двух подвесок и шкивов, установленных на каждой из двух (или четырех) стоек с помощью откидных головок.