СТАНОК-КАЧАЛКА С РОТОРНОЙ ШТАНГОЙ Российский патент 2004 года по МПК F04B47/02 F04C2/344 

Известно техническое устройство, содержащее фундамент, раму. стойку. электродвигатель, редуктор, кривошип, противовес, балансир, откидную головку, подвеску, штангу насосной установки, 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 мало эффективно, малопроизводительно и не соответствует требованиям энергосберегающих технологий.

За каждый оборот кривошипа лишь половина оборота используется для добычи нефти, поднимая вверх штангу и шток насосной установки. За время второй половины оборота кривошипа электроэнергия используется только для подъема тяжелого противовеса, т.е. 50% электроэнергии расходуется бесполезно, неразумно, повышая тем самым стоимость нефти, нефтепродуктов и товаров народного потребления. Бесполезно расходуются невосполнимые энергоресурсы и средства на устаревшее оборудование.

Известно также устройство, содержащее раму, электродвигатель, редуктор, механизм преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное и балансир, выполненный с возможностью взаимодействия с двумя штангами насосных установок, при помощи двух откидных головок, установленных на продольной балке, имеется второй балансир, связанный с механизмом преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное, при этом откидная головка первого балансира выполнена с возможностью взаимодействия с откидной головкой второго балансира, при помощи двух тросов, каждый из которых жестко закреплен одним концом на головке второго балансира, а вторым концом - на головке первого балансира, но на противоположных сторонах головок (патент RU № 2191924 С2 “Станок-качалка с двумя балансирами”).

Однако и это техническое устройство, несмотря на ряд его преимуществ: сокращение расходов электроэнергии в два раза и повышение производительности технологического оборудования, требует больших затрат на его изготовление, монтаж и техническое обслуживание и недостаточно эффективно для добычи нефти, залегающей на небольшой глубине от поверхности земли.

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является создание более простой, менее металлоемкой и энергоемкой конструкции станка-качалки, необходимого для добычи нефти, залежи которой находятся на небольшой глубине от поверхности земли.

Поставленная цель достигается за счет того, что в предлагаемом устройстве, содержащем раму, электродвигатель, ведущий вал привода, взаимодействующий со штангой насосной установки, и насос, штанга выполнена с возможностью вращения относительно своей геометрической оси, с помощью конической зубчатой передачи и цангового патрона, и взаимодействия с ротором насоса, выполненного в виде цилиндрического стержня, эксцентрично установленного в корпусе насоса, и имеющего прямоугольное сквозное отверстие, в которое вставлены две пластины с выступами, с возможностью их скольжения и прижатия к внутренней цилиндрической и плоской торцевой поверхности корпуса, под воздействием центробежной силы при вращении ротора. Входное отверстие для перемещения нефти в камеру высокого давления выполнено в нижней крышке корпуса, а выходные отверстия - в верхней крышке, в мембране и в днище корпуса. Насос в сборе с роторной штангой установлен внизу обсадной трубы скважины.

Совокупность существенных отличительных признаков заключается в том, что:

- предлагаемое устройство не имеет балансира, шатуна, стоек, кривошипа, откидных головок, а потому менее металлоемко;

- штанга насосной установки выполнена с возможностью вращательного движения относительно своей геометрической оси, тогда как в известных станках-качалках совершает возвратно-поступательное движение, затрачивая при этом значительно больше электроэнергии;

- насос для добычи нефти выполнен в виде цилиндрического корпуса, в котором эксцентрично установлен ротор с прямоугольным сквозным отверстием, в которое вставлены две пластины с выступами, с возможностью их совместного вращения, а также скольжения и прижатия пластин к внутренней цилиндрической и плоской поверхности корпуса, под воздействием центробежной силы при вращении ротора;

- предлагаемый ротационный насос способен создавать давление до 200 атмосфер (стр. 150);

- ротор насоса выполнен с возможностью вращения от привода станка-качалки с помощью штанги насосной установки, на нижнем конце которой ротор соединен соосно и жестко.

Предлагаемое устройство поясняется чертежами, где

на фиг.1 показан общий вид привода устройства;

на фиг.2 показан общий вид насоса;

на фиг.3 - разрез А-А фиг.2

Устройство содержит раму 1 (фиг.1), электродвигатель 2, ведущий вал 3 привода, ведущее зубчатое коническое колесо 4, ведомое зубчатое колесо 5, цанговый патрон 6, роторную штангу 7 насосной установки, устье скважины 8, патрубок 9 (фиг.1), корпус насоса 1 (фиг.2), ротор 2 (фиг.2), две пластинки 3, мембрану 4, нижнюю крышку 5, верхнюю крышку 6, обсадную трубу 7 (фиг.2), роторную штангу 8 (фиг.2) (она же штанга 7 (фиг.1)). Коническая зубчатая передача может быть заменена на червячную передачу.

Описанное устройство работает следующим образом.

При включении в работу электродвигателя 2 (фиг.1) вращательное движение передается на ведущий вал 3 (фиг.1), зубчатое коническое колесо 4, зубчатое колесо 5, цанговый патрон 6 и роторную штангу 7, опущенную в скважину 8 (фиг.1). Нижний конец роторной штанги 7 (фиг.1) (она же штанга 8 (фиг.2)) жестко соединен с ротором 2 (фиг.2) насоса, а потому вращательное движение передается ротору 2 (фиг.2) и двум пластинкам 3 (фиг.2). Под действием центробежных сил две пластинки 3, установленные в сквозном прямоугольном отверстии ротора 2 (фиг.2), скользят между собою и прижимаются к внутренним цилиндрическим и плоским торцевым поверхностям корпуса насоса 1 (фиг.2), удаляясь в противоположные стороны одна от другой.

Ротор 2 (фиг.2) установлен в корпусе насоса 1 эксцентрично, с эксцентриситетом е (фиг.2), а потому в корпусе насоса 1 (фиг.2) образуется камера высокого давления. Нефть поступает в корпус насоса 1 через приемное отверстие Б (фиг.3), расположенное в нижней крышке 5 (фиг.2).

При вращении ротора 2 нефть захватывается пластинками 3 и под большим давлением направляет ее вверх, через нагнетательные отверстия в днище корпуса 1 (фиг2), в мембране 4 и в верхней крышке б (фиг.2) и далее - в ствол шахты скважины, до спускного патрубка 9 (фиг.1). Расположение нагнетательного отверстия в днище корпуса 1 (фиг.2) условно показано под обозначением С на фиг.3.

За время одного оборота ротора 2 мембрана 4 (фиг.2) дважды будет подниматься под давлением вверх и пропускать через свои отверстия нефть, в объеме двух размеров объема камеры высокого давления насоса 1 (фиг.2). Мембрана 4 предназначена для предотвращения вытекания нефти из верхних слоев скважины вниз.

Преимущество предлагаемого устройства заключается в том, что его использование для добычи нефти из нефтеносных пластов неглубокого залегания значительно снизит себестоимость нефти и нефтепродуктов за счет того, что предлагаемая конструкция станка-качалки проста в изготовлении, менее металло- и энергоемка, требует меньше затрат средств на приобретение, монтаж, ремонт и техническое обслуживание. Снижаются затраты также и на электроэнергию. Значительно сокращаются сроки на обустройство скважин.

Для добычи нефти, залегающей в более глубоких горизонтах, целесообразно устанавливать на роторной штанге два или три таких же насоса, на соответствующих расстояниях от земной поверхности.

Устройство предназначено для использования в области насосостроения в нефтедобывающей промышленности. Станок-качалка с роторной штангой содержит раму, электродвигатель, ведущий вал привода, ведущее коническое колесо, ведомое зубчатое колесо, цанговый патрон. Роторная штанга выполнена с возможностью вращения относительно своей геометрической оси и взаимодействия с насосом. Насос выполнен в виде цилиндрического корпуса, в котором эксцентрично установлены ротор с двумя пластинками с возможностью их вращения и перемещения нефти под высоким давлением с помощью впускного отверстия в нижней крышке и нагнетательных отверстий в днище корпуса, мембране и верхней крышке корпуса насоса. Позволяет снизить себестоимость нефти при добыче ее из неглубоко залегающих пластов, сократить расход электроэнергии, повысить производительность и значительно снизить стоимость привода станка. 3 ил.

Станок-качалка с роторной штангой, содержащий раму, электродвигатель, ведущий вал привода, взаимодействующий с штангой насосной установки, и насос, отличающийся тем, что штанга выполнена с возможностью вращения относительно своей геометрической оси с помощью конической зубчатой (или червячной) передачи и цангового патрона и взаимодействия с ротором насоса, выполненного в виде цилиндрического стержня, эксцентрично установленного в корпусе насоса, имеющего прямоугольное сквозное отверстие, в которое вставлены две пластины с выступами с возможностью их скольжения и прижатия к внутренней цилиндрической и плоской торцевой поверхности корпуса под воздействием центробежной силы при вращении ротора, при этом входное отверстие для перемещения нефти в камеру высокого давления выполнено в нижней крышке корпуса, а выходные отверстия - в верхней крышке, в мембране и в днище корпуса.