Безбалансирный привод штангового глубинного насоса Российский патент 2017 года по МПК F04B47/02 

Изобретение относится к области нефтепромыслового оборудования, в частности к безбалансирному приводу штангового глубинного насоса (ШГН), и предназначено для применения при эксплуатации кустовых скважин ШГН.

В настоящее время плунжера штанговых глубинных насосов приводятся в движение с помощью приводов разного типа (станки качалки, цепные привода и т.д.). Все они имеют существенные недостатки, в основном большая металлоемкость, высокая стоимость и большие эксплуатационные затраты, устанавливаются на отдельном фундаменте и работают по принципу грузоподъемного механизма.

Из уровня техники известен групповой привод штанговых насосов, включающий двигатель, редуктор с кривошипом и противовесом, стойки с направляющими шкивами и канатные подвески с узлами крепления, узлы крепления канатных подвесок установлены непосредственно на кривошипе на общем пальце по автономной схеме с возможностью вращения вокруг собственных осей (RU 2118709, 10.09.1998).

Техническая проблема, на решение которой направлено предложенное изобретение, заключается в расширении арсенала технических средств групповых приводов ШГН и создании безбалансирного привода ШГН, параметры, характеристики которого обеспечивают улучшение технологии при эксплуатации, снижение металлоемкости, высокой стоимости и больших эксплуатационных затрат.

Технический результат, достигаемый при реализации данного изобретения, заключается в простоте конструкции, малой металлоемкости, в исключении необходимости фундамента при сохранении возможности использования как группового привода, в упрощении монтажа и обслуживания и в снижении эксплуатационных трудозатрат.

Указанный технический результат достигается в безбалансирном приводе ШГН, содержащем подъемный модуль, выполненный с возможностью установки на устьевую арматуру и состоящий из трех труб, связанных укосинами, и верхнего и нижнего шкива, через которые проходит тяговый канат, связанный с одной стороны через штанговращатель с полированным штоком, а с другой стороны - с одним плечом кривошипа, на другом плече кривошипа установлен по меньшей мере один противовес, при этом тяговый канат проложен от подъемного модуля до кривошипа через по меньшей мере одну упорную трубу.

Между упорными трубами может быть расположен канатный блок.

Предлагаемая схема привода ШГН очень проста и основана на способности металлоконструкций выдерживать большие сжимающие и растягивающие нагрузки.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена принципиальная схема безбалансированого привода ШГН; на фиг. 2 - подъемный модуль (вышка устьевая), вид сбоку; на фиг. 3 - подъемный модуль (вышка устьевая), вид с торца; на фиг. 4 - подъемный модуль (вышка устьевая), вид снизу; на фиг. 5 - подъемный модуль (вышка устьевая), вид сверху.

Принятые обозначения:

1 - противовес (уравновешивающий груз)

2 - кривошип

3 - тяговый канат (стальной)

4 - упорная труба

5 - канатный блок

6 - подъемный модуль (блок)

7 - скважина

8 - полированный шток

9 - труба (стержневой элемент)

10 - укосина (раскос фермы)

11 - опорная рама

12 - фланец устьевой арматуры

13 - стойка нижнего шкива (обводного блока) тягового (грузового) каната

14 - ребро жесткости стойки нижнего шкива тягового каната

15 - направляющая тягового каната

16 - крепежный элемент стойки верхнего шкива (обводного блока) к подъемному модулю

17 - стойка верхнего шкива тягового каната

18 - ребро жесткости стойки верхнего шкива тягового каната

19 - верхний шкив

20 - нижний шкив.

Безбалансирный привод штангового глубинного насоса содержит подъемный модуль 6, тяговый канат 3, связанный с одной стороны через штанговращатель с полированным штоком 8, а с другой - с одним плечом кривошипа 2, при этом на другом плече кривошипа 2 установлен один и более противовесов 1.

Подъемный модуль 6 установлен на фланец устьевой арматуры 12 и состоит из опорной рамы 11, на которой закреплены с образованием вышки три трубы 9, связанные между собой укосинами 10, и верхнего 19 и нижнего 20 шкива, через которые проходит тяговый канат 3. Нижний шкив 20 расположен на стойке 13, прикрепленной к одной из труб 9 и имеющей ребро жесткости 14 и направляющую 15 тягового каната 3. Верхний шкив 19 через крепежный элемент 16 прикреплен к стойке 17, установленной вверху подъемного модуля 6 и имеющей ребро жесткости 18.

Тяговый канат 3 проложен от подъемного модуля 6 до кривошипа 2 на станке-качалке через одну и более упорную трубу 4 («трос в трубе» наподобие боуден-трос), размещенную на поверхности грунта/фундамента и т.п. Между упорными трубами 4 расположен канатный блок 5.

Непосредственно на устьевую арматуру (на планшайбу) устанавливается подъемный модуль (своего рода тренога), сваренный из труб, нижние торцы которых упираются на фланец устьевой арматуры по краям, а подвеска штанг висит в центре круга, получается очень устойчивая конструкция, чем больше нагрузка, тем устойчивее.

Полированный шток через штанговращатель соединяется с тяговым канатом, который через верхний и нижние шкивы, проходя внутри упорных труб через подшипник, соединяется с одним плечом кривошипа, на другом плече кривошипа устанавливаются противовесы. Привод ШГН используется как силовой агрегат, источник поступательного движения, оттуда методом «трос в трубе» движение передается к подъемному модулю, установленному непосредственно на устьевой арматуре (на планшайбе).

Заявленная конструкция/схема безбалансирного привода ШГН заключается в том, чтобы наступить (упереться) на планшайбу и тянуть на себя подвеску штанг по принципу ручного насоса.

Таким образом происходит уравновешивание всего механизма безбалансирного привода ШГН, в котором вместо противовесов используется вес колонны штанг соседней скважины при методе кустового бурения, с помощью такой схемы можно привести в движение плунжера нескольких скважин, число качаний для насосов будет одинаковым, можно изменять длину хода плунжера методом полиспаста и длины плеча рычага.

Для создания данной конструкции потребуется минимум затрат, получим экономию электроэнергии, стоимости самого привода ШГН, не требуются затраты на фундамент и т.д.

Преимущества данного привода ШГН:

- простота конструкции,

- малая металлоемкость,

- отсутствует необходимость в фундаменте,

- малые эксплуатационные затраты,

- возможность использования как групповой привод,

- малая стоимость монтажа.

Изобретение относится к области нефтепромыслового оборудования. Безбалансирный привод содержит подъемный модуль, выполненный с возможностью установки на устьевую арматуру и состоящий из трех труб, связанных укосинами. Через верхний и нижний шкив проходит тяговый канат, связанный с одной стороны через штанговращатель с полированным штоком, а с другой стороны - с одним плечом кривошипа. На другом плече кривошипа установлен по меньшей мере один противовес. Тяговый канат проложен от подъемного модуля до кривошипа через по меньшей мере одну упорную трубу. Упрощается конструкция, уменьшается металлоемкость. Исключается необходимость фундамента, упрощается монтаж и обслуживание, снижаются эксплуатационные трудозатраты. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Безбалансирный привод штангового глубинного насоса, характеризующийся тем, что содержит подъемный модуль, выполненный с возможностью установки на устьевую арматуру и состоящий из трех труб, связанных укосинами, и верхнего и нижнего шкива, через которые проходит тяговый канат, связанный с одной стороны через штанговращатель с полированным штоком, а с другой стороны - с одним плечом кривошипа, на другом плече кривошипа установлен по меньшей мере один противовес, при этом тяговый канат проложен от подъемного модуля до кривошипа через по меньшей мере одну упорную трубу.

2. Привод по п. 1, характеризующийся тем, что между упорными трубами расположен канатный блок.