ПРИВОД СКВАЖИННОГО НАСОСА (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2019 года по МПК F04B47/06 

Описание патента на изобретение RU2680478C2

Изобретение относится к нефтедобывающему оборудованию и может использоваться для привода погружных скважинных насосов плунжерного типа, используемых при эксплуатации малодебитных скважин.

Известны погружные насосные агрегаты по патентам RU 2347947 МГЖ F04B 47/06; RU 2479752 МПК F04B 47/06; RU 2532469 МПК F04B 47/06; RU 2532641 МПК F04B 47/06; а также скважинная насосная установка RU2532475 МПК F04B 47/00. Недостатком этих устройств является то, что изменение направления вращения передачи винт-гайка качения осуществляется изменением направления вращения вентильного электродвигателя по сигналу от наземной станции управления, которая реагирует на повышение мощности, когда гайка упирается в демпфер в крайних положениях. Это, а также, постоянные пуски остановки электродвигателя снижают КПД установки.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является установка погружного плунжерного насоса с передачей винт-гайка качения для подъема жидкости с большой глубины, включающая корпус, погружной электродвигатель, снабженный гидрозащитой, ведущий вал которого соединен с винтом передачи винт-гайка качения, находящейся в подвижном соединении с корпусом и соединенной со штоком плунжера насоса. Шток уплотнен в корпусе и связан с гайкой качения посредством цилиндрического полого штока, охватывающего винт и входящего с ним в подвижное соединение, а внутренняя полость корпуса заполнена барьерным маслом. Насос содержит цилиндр с подвижно соединенным с ним плунжером, а также нагнетательный клапан и всасывающий клапан, расположенный на головке плунжера, и между ними образована полость, сообщающаяся с полостью затрубного пространства скважины через приемные сетки, установленные в стенках цилиндра плунжерного насоса. Погружной электродвигатель выполнен вентильным, и его вал соединен с винтом передачи винт-гайка качения через опорно-подшипниковый узел, расположенный в нижней части корпуса над гидрозащитой. Вентильный электродвигатель соединен со станцией управления, содержащей контроллер со встроенным программным обеспечением (RU 147159, МПК F04B 47/00, опубл. 27.10.2014).

Недостатком данной установки является то, что изменение направления вращения передачи винт-гайка качения осуществляется станцией управления, которая дает команду на изменение направления вращения вентильного электродвигателя по сигналам с контроллера со встроенным программным обеспечением. В случае выхода из строя станции управления (в результате обесточивания, короткого замыкания и т.п.) повторный запуск насоса будет невозможен, так как будет неизвестно точное положение плунжера в цилиндре насоса и, следовательно, будет неизвестно, в какой момент времени следует переключать направление вращения электродвигателя. Также, из-за постоянных пусков остановок электродвигателя происходит скачкообразное увеличение силы тока в момент пуска. В результате КПД установки снижается.

Предлагаемое изобретение решает техническую проблему повышения надежности и энергоэффективности.

При использовании изобретения достигается следующий технический результат: повышение надежности работы и энергоэффективности привода скважинного насоса.

Сущность заявляемого изобретения заключается в следующем.

Привод скважинного насоса, содержащий корпус, погружной электродвигатель с гидрозащитой, ведущий вал которого соединен с винтом передачи винт-гайка качения, находящейся в подвижном соединении с корпусом и соединенной со штоком, уплотненным в корпусе, внутренние полости корпуса заполнены маслом и через эластичную оболочку сообщаются с полостью скважины, при этом ведущий вал электродвигателя связан с передачей винт-гайка качения через реверсивный редуктор с механизмом переключения.

По варианту исполнения механизм переключения состоит из тяги связанной с гайкой передачи винт-гайка качения и реверсивным редуктором, тяга имеет фиксатор крайних положений.

По варианту исполнения механизм переключения состоит из дополнительной передачи винт-гайка, установленной между передачей винт-гайка качения и реверсивным редуктором, гайка дополнительной передачи винт гайка связана через толкатель с реверсивным редуктором, толкатель имеет фиксатор крайних положений.

По варианту исполнения реверсивный редуктор связан с передачей винт-гайка качения через упругую муфту.

Изобретение поясняется фигурами, на которых изображено:

Фиг. 1 - привод скважинного насоса с механизмом переключения в виде тяги.

Фиг. 2 - привод скважинного насоса с механизмом переключения в виде дополнительной передачи винт-гайка.

Привод скважинного насоса (см. фиг. 1) содержит корпус 1, погружной электродвигатель 2 с гидрозащитой 3. Вал электродвигателя (на фиг. не показан) через вал 4 гидрозащиты 3 связан с промежуточным валом 5 муфтой 6. Промежуточный вал 5 через реверсивный редуктор 7 и муфту 8 связан с винтом 9 передачи винт-гайка. Гайка 10 передачи винт-гайка жестко связана через полый шток 11 и центратор 12 со штоком 13 уплотненным в корпусе 1 уплотнениями 14.

Вдоль корпуса располагается тяга 15 с фиксатором крайних положений 16, проходящая через отверстие в гайке 10. На тяге 15 выполнены упоры 17 и 18.

В нижней части корпуса установлена эластичная оболочка 19, внутренняя полость которой связана с внутренними полостями корпуса, а наружная через отверстия 20 с затрубным пространством.

Для питания погружного электродвигателя используется кабель 21.

В приводе скважинного насоса с механизмом переключения в виде дополнительной передачи винт-гайка (см. фиг. 2) между реверсивным редуктором 7 и винтом 9 передачи винт-гайка установлена дополнительная передача винт-гайка, состоящая из винта 22 и гайки 23. Гайка 23 связана толкателем 24 с реверсивным редуктором 7. Толкатель имеет фиксатор крайних положений 25

Привод скважинного насоса работает следующим образом.

Привод скважинного насоса заполняется маслом, соединяется с насосом плунжерного типа и на колонне насосно-компрессорных труб спускается в скважину. По кабелю 21 (см. фиг. 1) к электродвигателю 2 подается ток. Крутящий момент с вала электродвигателя 2 через вал 4 гидрозащиты 3 и реверсивный редуктор 7 передается на винт 9 передачи винт-гайка, при вращении которого, гайка 10 совершает поступательное движение. Тем самым, гайка 10 передает движение через полый шток 11, центратор 12 и шток 13 на насос плунжерного типа.

При достижении крайнего положения гайка перемещает благодаря упору 17 (для крайнего нижнего положения) или упору 18 (для крайнего верхнего положения) тягу 15, которая переключает направление вращения реверсивного редуктора 7. Для предотвращения «зависания» механизма переключения в среднем положении, когда крутящий момент от электродвигателя 2 не будет передаваться на винт 9, служит фиксатор крайних положений 16, который обеспечивает доводку и фиксацию тяги 15 до крайнего положения.

Для поддержания постоянным внутреннего объема корпуса 1 при выходе-заходе штока 13 служит эластичная оболочка 19, которая при выходе штока 13 сжимается, а при заходе - разжимается.

Цикл повторяется многократно, на протяжении всего времени работы привода.

Для исключения из конструкции тяги большой длины между реверсивным редуктором 7 и передачей винт-гайка может быть установлена дополнительная передача винт-гайка, шаг винта 22 которой меньше шага винта 9. Благодаря этому толкатель 24 имеет значительно меньшие осевые габариты, чем тяга 15. Работа толкателя 24 аналогична работе тяги 15.

Муфта 8 может быть упругой для исключения ударных нагрузок при переключении направления вращения винта 9 передачи винт-гайка.

В качестве передачи винт-гайка качения может использоваться шарико-винтовая или ролико-винтовая передача.

Погружной электродвигатель 2 может быть асинхронным, асинхронным с повышенным напряжением или вентильным.

Переключение реверсивного редуктора происходит только тогда, когда гайка передачи винт-гайка (или дополнительной передачи винт-гайка) доходит до крайних положений, что повышает надежность работы привода.

Электродвигатель работает в постоянном режиме, что повышает надежность и энергоэффективность привода за счет того, что отсутствуют повторяющиеся пуски-остановки электродвигателя и, следовательно, скачкообразное увеличение силы тока в момент пуска исключено.

Таким образом, решения, используемые в изобретении, позволяют повысить надежность и энергоэффективность привода скважинного насоса.

Похожие патенты RU2680478C2

название год авторы номер документа
СКВАЖИННЫЙ НАСОС 2017
  • Леонов Вячеслав Владимирович
RU2652693C1
ПОГРУЖНАЯ НЕФТЕДОБЫВАЮЩАЯ УСТАНОВКА С ПЛУНЖЕРНЫМ НАСОСОМ 2017
  • Галина Оксана Анатольевна
  • Пещеренко Сергей Николаевич
RU2641762C1
Погружная нефтедобывающая установка 2020
  • Иванов Сергей Васильевич
  • Лищук Александр Николаевич
  • Молчанов Артем Владимирович
  • Нагиев Али Тельман Оглы
  • Новиков Андрей Евгеньевич
  • Степанов Дмитрий Олегович
RU2750179C1
ПОГРУЖНОЙ НАСОСНЫЙ АГРЕГАТ 2007
  • Степанов Николай Валентинович
  • Павленко Владимир Иванович
  • Жариков Александр Дмитриевич
  • Айрапетов Лернастан Саакович
RU2347947C1
УСТАНОВКА ПОГРУЖНАЯ ЭЛЕКТРОГИДРОПРИВОДНАЯ 2015
  • Трулев Алексей Владимирович
  • Леонов Вячеслав Владимирович
RU2579790C1
Устройство обеспечения позиционирования исполнительного механизма системы бесштанговой добычи нефти с приводом от электродвигателя 2023
  • Никитин Владимир Николаевич
  • Гильманов Юрий Акимович
RU2819977C1
ПОГРУЖНОЙ НАСОСНЫЙ АГРЕГАТ 2013
  • Антоненко Николай Митрофанович
  • Степанов Николай Валентинович
  • Антоненко Сергей Викторович
  • Просвиров Сергей Григорьевич
  • Редкозубов Валерий Викторович
  • Саутина Ольга Николаевна
RU2532469C1
Установка магнитогидравлическая насосная плунжерная 2022
  • Наговицин Александр Вячеславович
  • Чирков Дмитрий Андреевич
RU2801628C1
ПОГРУЖНОЙ НАСОСНЫЙ АГРЕГАТ 2013
  • Степанов Николай Валентинович
  • Денисов Сергей Семенович
  • Антоненко Николай Митрофанович
  • Просвиров Сергей Григорьевич
  • Редкозубов Валерий Викторович
RU2532641C1
ПОГРУЖНОЙ НАСОСНЫЙ АГРЕГАТ 2014
  • Просвиров Сергей Григорьевич
  • Редкозубов Валерий Викторович
  • Антоненко Николай Митрофанович
  • Денисов Сергей Семенович
  • Чалченко Александр Сергеевич
RU2568022C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 680 478 C2

Реферат патента 2019 года ПРИВОД СКВАЖИННОГО НАСОСА (ВАРИАНТЫ)

Изобретение относится к нефтедобывающему оборудованию и может использоваться для привода погружных скважинных насосов плунжерного типа. Привод содержит корпус, погружной электродвигатель с гидрозащитой, ведущий вал которого соединен с винтом передачи винт-гайка качения, находящейся в подвижном соединении с корпусом и соединенной со штоком, уплотненным в корпусе. Внутренние полости корпуса заполнены маслом и через эластичную оболочку сообщаются с полостью скважины. Ведущий вал электродвигателя связан с передачей винт-гайка качения через реверсивный редуктор с механизмом переключения. Механизм переключения выполнен в виде тяги, связанной с гайкой передачи винт-гайка качения и реверсивным редуктором. Тяга имеет фиксатор крайних положений. Механизм переключения может состоять также из дополнительной передачи винт-гайка, установленной между передачей винт-гайка качения и реверсивным редуктором, гайка дополнительной передачи связана через толкатель с реверсивным редуктором, толкатель имеет фиксатор крайних положений. Повышается надежность и энергоэффективность привода скважинного насоса. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Формула изобретения RU 2 680 478 C2

1. Привод скважинного насоса, содержащий корпус, погружной электродвигатель с гидрозащитой, ведущий вал которого соединен с винтом передачи винт-гайка качения, находящейся в подвижном соединении с корпусом и соединенной со штоком, уплотненным в корпусе, внутренние полости корпуса заполнены маслом и через эластичную оболочку сообщаются с полостью скважины, отличающийся тем, что ведущий вал электродвигателя связан с передачей винт-гайка качения через реверсивный редуктор с механизмом переключения, состоящим из тяги, связанной с гайкой передачи винт-гайка качения и реверсивным редуктором, тяга имеет фиксатор крайних положений.

2. Привод скважинного насоса, содержащий корпус, погружной электродвигатель с гидрозащитой, ведущий вал которого соединен с винтом передачи винт-гайка качения, находящейся в подвижном соединении с корпусом и соединенной со штоком, уплотненным в корпусе, внутренние полости корпуса заполнены маслом и через эластичную оболочку сообщаются с полостью скважины, отличающийся тем, что ведущий вал электродвигателя связан с передачей винт-гайка качения через реверсивный редуктор с механизмом переключения, состоящим из дополнительной передачи винт-гайка, установленной между передачей винт-гайка качения и реверсивным редуктором, гайка дополнительной передачи винт-гайка связана через толкатель с реверсивным редуктором, толкатель имеет фиксатор крайних положений.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2019 года RU2680478C2

Система управления агрегатом для последовательной обработки листов после прокатки 1961
  • Гринблат Б.Н.
  • Тикоцкий А.Е.
  • Шварцгорн М.А.
SU147159A1
Привод скважинного штангового насоса 1981
  • Раджабов Назим Надир Оглы
  • Раджабов Надир Аскер Оглы
SU1020636A1
ПРИВОД СКВАЖИННОГО ШТАНГОВОГО НАСОСА 1998
  • Лю Чюнь Цюань
  • Уразаков К.Р.(Ru)
  • Хафизова А.И.(Ru)
RU2133875C1
US 5404767 A, 11.04.1995.

RU 2 680 478 C2

Авторы

Леонов Вячеслав Владимирович

Даты

2019-02-21Публикация

2017-07-12Подача