Безбалансирный групповой привод скважинных штанговых насосов Российский патент 2024 года по МПК F04B47/02 

Изобретение относится к технике добычи нефти и может быть использовано при эксплуатации скважин штанговыми насосами.

Известны приводы с двуплечим балансиром, механизмом регулирования длины плеча и двумя поворотными головками (Гадиев С.М. Особенности эксплуатации кустовых скважин. - М.: Гостоптехиздат, 1963). Подобные приводы характерны тем, что они могут эксплуатироваться лишь на скважинах, находящихся на ограниченном расстоянии друг от друга, определяемом длиной плеча балансира, помимо того, что они сложны конструктивно и металлоемки.

Известен «Групповой привод штанговых насосов» (патент RU №2118709 С1, МПК F04B 47/02, опубл. 10.09.1998 г.), включающий двигатель, редуктор с кривошипом и противовесом, стойки с направляющими шкивами и канатные подвески с узлами крепления, причем узлы крепления канатных подвесок установлены непосредственно на кривошипе на общем пальце по автономной схеме с возможностью вращения вокруг собственных осей.

Недостатком данного решения является большая металлоемкость, большие габариты и неоптимальная закономерность движения узлов подвесок устьевого штока.

Технической проблемой изобретения является создание нового группового привода скважинных штанговых насосов с достижением следующего технического результата: снижение металлоемкости, уменьшение габаритов и оптимизация движения узлов подвесок устьевых штоков.

Технический результат достигается тем, что в известном безбалансирном групповом приводе (роликово-винтовом) для двух скважин, содержащем двигатель, редуктор, стойки с направляющими шкивами и узлами подвесок устьевых штоков, при этом механизм, преобразующий вращательное движение в возвратно-поступательное движение, расположенный горизонтально между скважинами, содержит винт ходовой с возможностью вращения, на поверхности которого выполнены спиральные канавки, причем по концам винта ходового спиральные канавки соединены между собой плавными переходами друг в друга, образуя бесконечную канавку, при этом на винте ходовом установлена гайка, с возможностью продольного перемещения вдоль винта ходового, а в гайке выполнено сквозное, перпендикулярное продольной оси винта ходового, отверстие, в которое с противоположных концов вставлены с возможностью поворота цилиндрические обоймы с выполненными в них пазами, в которых на осях с возможностью вращения закреплены ролики обкатные, при этом выступающие во внутреннюю полость гайки, части роликов обкатных имеют возможность обкатываться по бесконечным спиральным канавкам, обеспечивая при этом возвратно-поступательное движение тягового элемента привода, а стойки установлены вертикально рядом со скважинами, с опорой на грунт или подготовленную площадку, причем в нижней части каждой из стоек закреплены кронштейны с возможностью поворота относительно оси крепления, на концах которых установлены с возможностью вращения шкивы оттяжные, при этом каждый из узлов подвесок устьевых штоков посредством гибких связей, через направляющий и оттяжной шкивы связаны с кареткой роликово-винтового механизма, совершающего возвратно-поступательное движение.

Такое исполнение позволяет исключить из конструкции громоздкий редуктор, шатуны и балансир, что снижает габариты, металлоемкость, упрощает конструкцию и обеспечивает оптимальную закономерность движения узла подвески полированного штока, аналогично закономерностям движения таких узлов в цепных и гидравлических приводах.

На фиг.1 схематично изображен привод групповой для эксплуатации двух скважин, главный вид. На фиг.2 - вид сверху. На фиг.3 - сечение А-А см. фиг.2. На фиг.4 - изображена схема монтажа привода, при ремонте одной из скважин.

Привод содержит двигатель 1, редуктор 2, роликово-винтовой механизм 3, преобразующий вращательное движение в возвратно-поступательное движение, с вращающимся винтом 4, приводимый в действие двигателем 1 через редуктор 2. На винте 4 установлена гайка 5 с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль винта 4, причем гайка 5 связана с кареткой 6, совершающей совместное с гайкой 5 возвратно- поступательное движение вдоль рамы 7, в подшипниковых опорах которой (не показаны) закреплен вращающийся винт 4. На наружной поверхности винта 4 выполнены две спиральные канавки 8, причем на концах винта 4 спиральные канавки 8 соединены между собой плавным переходом, образуя одну бесконечную канавку, по которой могут катиться ролики 9 обкатные, закрепленные в оправках 10 поворотных. Стойки-опоры 11 и 12 установлены вертикально рядом с устьями скважин 13 и 14. Кронштейны 15 и 16 с оттяжными роликами (шкивами) 17 и 18 крепятся на осях вращения (не показаны) в нижних частях стоек 11 и 12. Узлы подвесок устьевых штоков 19 и 20 посредством гибких связей 21 и 22, через направляющие 23 и 24, а также оттяжные ролики (шкивы) 17 и 18 связаны с выходными концами расположенного горизонтально роликово-винтового механизма 3. При этом на одном из участков гибкой связи 21 или 22, между оттяжным роликом (шкивом) 17 или 18 и направляющим шкивами 23 или 24, закреплен уравновешивающий груз 25.

Безбалансирный групповой привод СШН (роликово-винтовой) для эксплуатации двух скважин работает следующим образом.

Двигатель 1 через редуктор 2 передает вращение винту 4 роликового винтового механизма 3. На вращающемся винте 4 (см. фиг.3) установлена гайка 5, в цилиндрических выборках которой, перпендикулярных продольной оси винта 4, вставлены оправки 10 поворотные, в которых закреплены, с возможностью вращения, ролики обкатные 9. Гайка 5, связанная с кареткой 6, совершает возвратно-поступательное движение вдоль вращающегося винта 4, совместно с кареткой 6, перемещающейся вдоль продольных направляющих рамы 7. Таким образом, роликово-винтовой механизм 3 посредством гибких связей 21 и 22, направляющих роликов (шкивов) 23 и 24, оттяжных роликов (шкивов) 17 и 18 обеспечивает согласованное между собой возвратно-поступательное движение узлов подвески штоков 19 и 20 скважин 13 и 14. При этом усилия в узлах подвесок штоков 19 и 20 согласованы между собой, так как ход вверх в одной из скважин, соответствует ходу вниз в другой, компенсируя усилия в общей силовой схеме движения системы. В итоге получается, что при использовании такой схемы привода, уравновешивающий груз 25 может иметь относительно меньшее значение, и двигатель 1 может быть использован меньшей мощности, что и обеспечивает повышение энергоэффективности.

При необходимости проведения ремонтных работ на одной из скважин, можно использовать монтажную схему, изображенную на фиг.4. В таких случаях, стойку - опору 11 или 12 устанавливают ближе к роликово-винтовому механизму 3, а уравновешивающий груз 25 соответствующего веса крепится к узлу подвески устьевого штока 19 или 20.

Использование безбалансирного группового привода позволит повысить энергоэффективность процесса добычи нефти.

Изобретение относится к технике добычи нефти и может быть использовано для оптимизации движения узлов подвесок устьевых штоков и повышения энергоэффективности процесса добычи нефти при эксплуатации скважин штанговыми насосами. Безбалансирный групповой привод скважинных штанговых насосов содержит двигатель, редуктор, стойки с направляющими шкивами и узлами подвесок устьевых штоков. Роликово-винтовой механизм, преобразующий вращательное движение в возвратно-поступательное движение, расположен горизонтально между скважинами, а стойки установлены вертикально рядом со скважинами, с опорой на грунт. При этом в нижней части каждой из стоек закреплены кронштейны с возможностью поворота относительно оси крепления, на концах которых установлены с возможностью вращения шкивы оттяжные. Каждый из узлов подвесок устьевых штоков посредством гибких связей, через направляющий и оттяжной шкивы связаны с кареткой роликово-винтового механизма, совершающего возвратно-поступательное движение. При этом на одной из гибких связей между направляющим и оттяжным роликом закреплен груз уравновешивающий. Техническим результатом изобретения является снижение металлоёмкости, уменьшение габаритов и оптимизация движения узлов подвесок устьевых штоков. 4 ил.

Безбалансирный групповой привод скважинных штанговых насосов, содержащий двигатель, редуктор, стойки с направляющими шкивами и узлами подвесок устьевых штоков, отличающийся тем, что роликово-винтовой механизм, преобразующий вращательное движение в возвратно-поступательное движение, расположен горизонтально между скважинами, а стойки установлены вертикально рядом со скважинами, с опорой на грунт, при этом в нижней части каждой из стоек закреплены кронштейны с возможностью поворота относительно оси крепления, на концах которых установлены с возможностью вращения шкивы оттяжные, причем каждый из узлов подвесок устьевых штоков посредством гибких связей, через направляющий и оттяжной шкивы связаны с кареткой роликово-винтового механизма, совершающего возвратно-поступательное движение, при этом на одной из гибких связей между направляющим и оттяжным роликом закреплен груз уравновешивающий.