ПРИВОД СКВАЖИННОГО ШТАНГОВОГО НАСОСА Российский патент 2009 года по МПК F04B47/02 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к техническим средствам для подъема жидкости из скважин, и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности для добычи нефти скважинными штанговыми насосами.

Известен привод скважинного штангового насоса, содержащий двигатель, механизм, преобразующий вращательное движение в возвратно-поступательное, включающий ведущий шкив и криволинейный направляющий элемент, охваченные непрерывным гибким звеном, связанным с кареткой, соединенной с противовесом, установленным в направляющих и связанном через разомкнутое гибкое звено с колонной штанг, с центром тяжести противовеса, расположенным в плоскости, проходящей через ось непрерывного гибкого звена, причем привод может иметь криволинейную поверхность направляющего элемента, взаимодействующую с непрерывным гибким звеном, выполненную с переменным радиусом кривизны (RU №2150607, 10.06.2000).

Недостатком привода является невозможность изменения длины хода штанг. Изменение объема добываемой жидкости у подобных приводов возможно только за счет частоты питающего напряжения. Частотные преобразователи имеют высокую стоимость и чем мощнее привод, тем дороже преобразователь. Однако не всегда удается добиться необходимой степени отбора жидкости изменением частоты питающего напряжения. В таких случаях возникает необходимость производить замену привода, что приводит к дополнительным материальным затратам.

Известен также привод скважинного штангового насоса, содержащий установленную на основании раму и размещенные на ней двигатель, механизм преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное, включающий ведущий шкив и криволинейный направляющий элемент с постоянным радиусом кривизны, охваченные гибким непрерывным звеном, связанным с кареткой, соединенной с противовесом, установленным в направляющих и связанным через гибкое звено с колонной штанг (RU №2200876, 20.03.2003).

Недостатком привода является фиксированная длина хода колонны штанг, невозможность ее изменения.

Технической задачей изобретения является осуществление возможности изменения длины хода колонны штанг без увеличения металлоемкости и энергоемкости привода, а также уменьшение трения.

Поставленная техническая задача достигается тем, что привод скважинного штангового насоса, содержащий установленную на основании раму и размещенные на ней двигатель, механизм преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное, включающий ведущий шкив и криволинейный направляющий элемент с постоянным радиусом кривизны, охваченные гибким непрерывным звеном, связанным с кареткой, соединенной со сборным противовесом, установленным в направляющих и связанным посредством узла подвески с колонной штанг, а также шкалу делений, содержит два спаренных механизма преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное, связанных с кареткой, содержащей две пары шкивов, охваченных гибкими непрерывными звеньями, с тормозными устройствами, работающими в противофазе и связанными с механизмом управления, взаимодействующим с ограничителями хода, а узел подвески выполнен самоориентирующимся. Тормозные устройства выполнены в виде барабанов, охваченных подпружиненными ленточными тормозами, взаимодействующими с кулачками. Механизм управления тормозными устройствами содержит пантограф с пружиной, связанный с кулачками с возможностью переключения в крайние устойчивые положения посредством рычага. Узел подвески колонны штанг содержит колесо, подвижно размещенное на кронштейне, шарнирно соединенном с пластиной, жестко закрепленной на каретке, причем колонна штанг соединена с осью колеса. Привод содержит механизм натяжения гибкого непрерывного звена и компенсации динамических нагрузок, выполненный в виде пружин, связанных с криволинейным направляющим элементом с постоянным радиусом кривизны.

Анализ известных аналогичных решений позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с отличительными признаками в заявляемом устройстве, т.е. о соответствии заявляемого решения критериям «новизна» и «изобретательский уровень».

На фиг.1 изображен общий вид устройства, а - вид сзади, б - вид сбоку.

На фиг.2 - вид спереди без узла подвески.

На фиг.3 - укрупненное изображение каретки.

Привод скважинного штангового насоса (см. фиг.1) содержит установленное на железобетонной плите 1 основание 2 с регулируемой опорой 3, раму 4 с размещенными на ней редуктором 5, приводимое в движение двигателем 6, сдвоенный механизм, преобразующий вращательное движение в возвратно-поступательное, включающий два ведущих шкива 7, два ведомых шкива 8, охваченных непрерывными гибкими звеньями 9, взаимодействующими с кареткой 10 посредством шкивов 11 и 12. Постоянное натяжение гибких звеньев 9 и компенсация динамических нагрузок осуществляется пружинами 13. Каретка 10 размещена в стойках 14, 15 с возможностью перемещения по вертикали посредством роликов 16 и соединена гибким звеном 17, 18 с противовесами 19, 20, которые имеют возможность перемещаться на роликах 21, 22 вдоль стоек 14,15, стойка 15 содержит шкалу делений 23. Противовесы 19, 20 выполнены сборными. Шкивы 11 и 12 жестко насажены на соответствующие оси с тормозными барабанами 24, 25 (см. фиг.3), охваченными ленточными тормозами 26 и 27 соответственно. Ленточные тормоза 26 и 27 содержат кулачки 28 и 29, соединенные с пантографом 30 с пружиной 31, переключаемым в крайние устойчивые положения посредством рычага 32 при взаимодействии с ограничителями 33 и 34, размещенными на стойках 14, 15. Узел подвески (см. фиг.1, б) колонны штанг выполнен самоориентирующимся и содержит колесо 35, подвижно размещенное на кронштейне 36, шарнирно соединенном с пластиной 37, жестко закрепленной на каретке 10.

Устройство работает следующим образом:

Предварительно подготавливают площадку перед скважиной, то есть выравнивают и приближают к горизонтальной плоскости. Укладывают железобетонную плиту 1, затем привод скважинного штангового насоса в сборе доставляют к скважине и устанавливают таким образом, чтобы обеспечить достаточное пространство для проведения ремонта, а узел подвески привода находится над осью скважины (на фиг. не показано). После чего при помощи регулируемых опор 3 привод устанавливают строго вертикально. Колонну штанг с помощью колеса 35 подвешивают на кронштейне 36, установив его в плоскости, проходящей через ось скважины. Размещают необходимое количество контргрузов в противовесах 19, 20.

После завершения установки и регулировки запускается двигатель 6, передающий вращательное движение ведущим 7 и через непрерывные гибкие звенья 9 ведомым шкивам 8.

Поступательное движение непрерывного гибкого звена 9 влечет за собой движение каретки 10 благодаря заторможенным шкивам 11. Шкивы 11 перестают вращаться, как только срабатывает ленточный тормоз 26.

На фиг.3 показан момент, при котором шкивы 11 заторможены, а шкивы 12 расторможены и вращаются, каретка 10 движется вверх. Дойдя до ограничителя 33, рычаг 32 переключает пантограф 30 в противоположное устойчивое положение и фиксирует его с помощью пружины 31. Происходит одновременное растормаживание шкива 11 и затормаживание шкива 12. При этом шкив 11 начинает вращаться, а шкив 12 не вращается и каретка 10 продолжает движение уже в обратном направлении. Дойдя до нижнего ограничителя 34, рычаг 32 переключает пантограф 30 в противоположное устойчивое положение и фиксирует его с помощью пружины 31 и далее процесс продолжается. Возможные динамические нагрузки компенсируются с помощью пружин 13, которые одновременно обеспечивают необходимое натяжение гибких непрерывных звеньев 9. Изменяя расстояние между ограничителями 33 и 34, перемещая их по шкале делений 23, можно установить необходимую длину хода колонны штанг. Самоориентирующаяся подвеска колонны штанг позволяет автоматически выдерживать необходимое направление полированного штока, тем самым снижая трение и износ элементов.

Привод скважинного штангового насоса предлагаемой конструкции повышает надежность, снижает энергетические затраты на трение и преодоление изгибающих моментов, возникающих от перекоса штанг. Все это в совокупности позволяет значительно снизить материальные затраты на эксплуатацию и обслуживание предлагаемого привода.

Изобретение предназначено для использования в нефтегазодобывающей промышленности для добычи нефти скважинными штанговыми насосами. Привод содержит установленную на основании раму и размещенные на ней двигатель, два спаренных механизма преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное, связанных с кареткой, содержащей две пары шкивов, охваченных гибкими непрерывными звеньями с тормозными устройствами, работающими в противофазе и связанными с механизмом управления, взаимодействующим с ограничителями хода. Каретка периодически присоединяется то к восходящей, то к нисходящей ветвям непрерывного гибкого звена. При этом обеспечивается необходимая длина хода колонны штанг. Моменты переключения определяются положением ограничителей на стойках привода. Подвеска выполнена самоориентирующейся. Позволяет изменять длину хода колонны штанг, снижает энергетические затраты на трение и преодоление изгибающих моментов, возникающих от перекосов штанг, повышает надежность привода. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Привод скважинного штангового насоса, содержащий установленную на основании раму и размещенные на ней двигатель, механизм преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное, включающий ведущий шкив и криволинейный направляющий элемент с постоянным радиусом кривизны, охваченные гибким непрерывным звеном, связанным с кареткой, соединенной со сборным противовесом, установленным в направляющих и связанным посредством узла подвески с колонной штанг, а также шкалу делений, отличающийся тем, что привод содержит два спаренных механизма преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное, связанных с кареткой, содержащей две пары шкивов, охваченных гибкими непрерывными звеньями, с тормозными устройствами, работающими в противофазе и связанными с механизмом управления, взаимодействующим с ограничителями хода, а узел подвески выполнен самоориентирующимся.2. Привод по п.1, отличающийся тем, что тормозные устройства выполнены в виде барабанов, охваченных подпружиненными ленточными тормозами, взаимодействующими с кулачками.3. Привод по п.1, отличающийся тем, что механизм управления тормозными устройствами содержит пантограф с пружиной, связанный с кулачками с возможностью переключения в крайние устойчивые положения посредством рычага.4. Привод по п.1, отличающийся тем, что узел подвески колонны штанг содержит колесо, подвижно размещенное на кронштейне, шарнирно соединенном с пластиной, жестко закрепленной на каретке, причем колонна штанг соединена с осью колеса.5. Привод по п.1, отличающийся тем, что он содержит механизм натяжения гибкого непрерывного звена и компенсации динамических нагрузок, выполненный в виде пружин, связанных с криволинейным направляющим элементом с постоянным радиусом кривизны.