Групповой привод скважинных штанговых насосов Советский патент 1985 года по МПК F04B47/00 

Изобретение относится к нефтепро мысловому оборудованию, в частности к групповым приводам скважинных штан говых насосов, и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности при эксплуатации куста скважин. Цель изобретения - повышение надежности и эффективности в эксплуатации путем газового доуравновешивания. На чертеже схематично представлен групповой привод скважинных штанговых насосов, общий вид. Групповой привод скважинных щтанговых насосов содержит приводные цилиндры 1 и 2, штоковые 3 и бесштоковые А полости которых разделены плун жером 5, связанным посредством штока 6 с колонной штанг (не показана и сообщены между собой, а щтоковая полость 3 сообщена с гидравлической системой Гне показана), имеющей силовой насос 7, управляемый гидрораспределитель 8, управляемые венти-. ли 9-18 и устройство 19 компенсации утечек, и сообщенной с доуравновешивающим устройством 20. Доуравновещивающее устройство 20 выполнено в виде пневмогидроаккумулятора 21, гидравлическая 22 и газовая 23 полости которого через управляемые вентили 9-12, 15 и 16 сообщены соответственно со штоковыми 3 и бесштоковыми 4 полостями приводных цилиндров 1 и 2. Бесштоковые полости 4 приводных цилиндров 1 и 2 имеют связь с атмосферой через управляемые вентили 13 и 14. Плунжер 5 снабжен направляющей вставкой 24 с уплотнением 25, связан ной с устройством 19 компенсации уте чек. Привод также снабжен системой 26 подпитки. Газовая полость 23 пневмогидроаккумулятора 21 имеет тру бопроводы 27 и 28, на которых установлены управляемые вентили 13-16, и связана с регулятором 29, снабженным управляемыми вентилями 17 и 18. Гидравлическая полость 22 пневмогидроаккумулятора 21 имеет маслопроводы 30 и 31, на которых установлены управляемые вентили 9-12. Силовой насос 7 снабжен предохранительным клапаном 32, а плунжер 5 в верхней части выполнен с выступающим торцом 33 для взаимодействия с концевыми выключателями 34 и 35, установленными на приводных цилиндрах 1 и 2. Уплотнение 25 дифференциального типа образует полость для сбора утечек (не показана), сообщающуюся с баком 36 устройства 19 компенсации утечек. Групповой привод скважинных штанговых насосов работает следующим образом. В случае, если вес штанговых колонн обеих скважин взаимно уравновешен и нагрузки на приводные цилиндры 1 и 2 при ходе штанговых колонн вверх равны, управляемые вентили I1, 12, 15-18 закрыты, а управляемые вентили 9, 10, 13 и 14 открыты. Газовая 23 и гидравлическая 22 полости пневмогидроаккумулятора 2, таким образом, отключены. Золотник управляемого гидрораспределителя 8 находится в крайнем правом положении, соединяя всасывающую линию силового насоса 7 через управляемый вентиль 9 и подающий маслопровод 30 со штоковой полостью 3 приводного цилиндра 1, а напорную линию через управляемьй вентиль 10 и подводящий маслопровод 31 - со щтоковой полостью 3 приводного цилиндра 2. При включении привода рабочая жидкость вытесняется из щтоковой полости 3 приводного цилиндра 2 опускакяцимся плунжером 5 с подпором от веса соединенной с ним через шток 6 колонны штанг по маслопро воду 30 через управляемый вентиль 9 и управляемый гидрораспределитель 8 во всасывающую линию силового насоса 7, которым подается далее через управляемый гидрораспределитель 8 и управляемый вентиль 10 по маслопроводу 31 в штоковую полость 3 приводного цилиндра 2, плунжер 5 которого и соединенная с ним колонна штанг поднимаются вверх. Подъем колонны штанг и продукции скважины производится приводным цилиндром 2 от давления рабочей жидкости, равного сумме давлений подпора от приводного цилиндра 1 и развиваемого силовым насосом 7. Одновременно при опускании плунжера 5 в бесштоковую полость 4 приводного цилиндра 1 по трубопроводу 27 через управляемый вентиль 13 засасывается атмосферный воздух, а воздух, находящийся в бесштоковой полости 4 приводного цилиндра 2,

3

поднимающимся плунжером 5 вытесняется по трубопроводу 28 через управляемый вентиль 14 в атмосферу.

При достижении плунжером 5 приводных цилиндров 1 и 2 крайних (соответственно нижнего и верхнего) положений выступающий торец 33 плунжера 5 приводного цилиндра 2 контактирует с верхним концевым выключателем 34, который выдает сигнал на переключение управляемого гидрораспределителя 8 функциональные электрические связи не показаны). Происходит реверс привода.

В свою очередь плунжер 5 приводного цилиндра 2, опускаясь вниз под весом соединенной с ним колонны штанг, вытесняет из штоковой полости 3 рабочую жидкость по маслопроводу 31 через управляемый вентиль 10 и управляемый гидрораспределитель 8 во всасывающую линию силового насоса 7, который подает ее через управляемый гидрораспределитель 8 и управляемый вентиль 9 по маслопроводу 30 в штоковую полость 3 приводного цилиндра 1, плунжер 5 которого и соединенная с ним колонна штанг поднимается вверх.

Одновременно при опускании плунжера 5 приводного цилиндра 2 в его бесштоковую полость 4 по трубопроводу 28 через управляемый вентиль 14 засасьюается атмосферный воздух, а воздух, находящийся в бесштоковой полости 4 приводного цилиндра 1, поднимающимся плунжером 5 вытесняется по трубопроводу 27 через управляемый вентиль 13 в атмосферу.

При достижении плунжерами 5 приводных цилиндров 1 и 2 крайних (соответственно верхнего и нижнего) положений выступающий торец 33 плунжера приводного цилиндра 1 контактирует с верхним концевым выключателем 34, который выдает сигнал на переключение управляемого гидрораспределителя 8. После реверса привода рабочий цикл повторяется.

В случае работы привода, когда вес колонн штанг различен и они не полностью уравновешивают друг друга нагрузки на приводные цилиндры 1 и 2 при ходе колонны штанг вверх также различны (например, на приводном цилиндре 2 меньше, чем на приводном цилиндре 1). В этом случае управляемые вентили 15, 11, 12 и 14 закрыты

745944

а управляемые вентили 16, 17, 18, 9, 10 и 13 открыты.

В газовой полости 23 пневмогидро- аккумулятора 21 и в соединенной с 5 нею трубопроводом 28 бесштоковой по- . лости 4 приводного цилиндра 2 посредством настройки регулятора 29 создается давление газа, при воздействии которого на плунжер 5 сверху возникает дополнительное доуравновешивающее усилие, обеспечивающее необходимый подпор рабочей жидкости на силовой насос 7 от приводного цилиндра 2, равный подпору от приводного

5 цилиндра I (источник сжатого газа не показан. Доуравновешивание привода считается законченным при достижении равенства нагрузок на приводные цилиндры 1 и 2 при ходе колонны

Q штанг вверх.

Объем газовой полости 23 пневмогидроаккумулятора 21 обеспечивает заданный перепад давления газа при ходе плунжера 5 цилиндра 2 вверх и

5 вниз. В остальном работа привода аналогична описанной выше.

В случае выхода из строя одной из скважин (например, с приводным цилиндром 2} во время проведения ремонтных работ на этой скважине привод обеспечивает работу другой скважины (например, с приводным циливдром 1 в одиночном режиме с уравновешиванием при помощи пневмогидроаккумулятора 21. В этом случае управляемые вентили 10, 11, 15 и 16 закрыты, а управляемые вентили 9, 12, 13, 17 и 19 открыты. В газовой полости 23 пневмогидроаккумулятора 21 при помощи настройки регулятора 29 создается давление газа, необходимое для уравновешивания приводного цилиндра 1.

При включении привода рабочая жидкость, вытесняемая из штоковой полости 3 приводного цилиндра 2 опускающимся плунжером 5 с подпором от веса соединенной с ним колонны штанг подается по маслопроводу 30 через управляемый вентиль 9 и управляемый гидрораспределитель 8 во всасывающую линию силового насоса 7, которым подается далее через управляемый гидрораспределитель 8 и управляемый вентиль 12 в гидравлическую полость 22 пневмогидроаккумулятора 21, сжимая находящийся в нем газ на расчетную величину.

Одновременно при опускании плунжера 5 в бесштоковую полость 4 приводного цилиндра 1 по трубопроводу 27 через управляемый вентиль 13 засасывается атмосферный воздух.

При достижении плунжером 5 крайнего нижнего положения его выступающий торец 33 контактирует с нижним концевым выключателем 35, который выдаёт сигнал на переключение управляемого гидрораспределителя 8. Происходит реверс привода, после которого рабочая жидкость под давлением сжатого газа вытесняется из пневмогидроаккумулятора 2 через управляемый вентиль 12 и управляемый гидрораспределитель 8 во всасьшающую линию силового насоса 7 и далее подается им через управляемый гидрораспределитель 8 на управляемый вентиль 9 по маслопроводу 30 в штоковую полость 3 приводного цилиндра 1, плунжер 5 которого и соединенная с ним колоннаштанг поднимаются вверх.

Одновременно воздух, находящийся в бесштоковой полости 4 приводного цилиндра 1, вытесняется поднимающимся плунжером 5 по трубопроводу 27 через управляемый вентиль 3 в атмосферу.

При достижении плунжером 5 крайнего верхнего положения его выступающий торец 33 контактирует с верхним концевым выключателем 34, который выдает сигнал на переключение управляемого гидрораспределителя 8. После реверса привода рабочий цикл повторяется.

Привод работает аналогично и при выходе из строя другой скважины. В этом случае для обеспечения работы

скважины с приводным цилиндром 2 в одиночном режиме с уравновешиванием при помощи пневмогидроаккумулятора 2I необходимо закрыть управляемые вентили 9, 12, 15 и 16 и открыть управляемые вентили 10, 11, 14, 17 и 18.

п А ri Ли

ISH

e

25

1. ГРУППОВОЙ ПРИВОД СКВАЖИННЫХ ШТАНГОВЫХ НАСОСОВ, содержащий, приводные цилиндры, штоковые и бесштоковые полости которых разделены плунжером, связанным при помощи штока с колонной штанг, и сообщены между собой, а штоковая полость сообщена с гидравлической системой. имеющей силовой насос, управляемый гидрораспределитель, управляемые вентили и устройство компенсации утечек, и сообщенной с доуравновешиваю- щим устройством, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и эффективности в эксплуатации путем газового доуравновешивания, доуравновешивакхцее устройство выполнено в виде пневмогидроаккумулятор а, гидравлическая и газовая полости которого через управляемые вентили сообщены соответственно со штоковыми и бесштоковыми полостями приводных цилиндров, при9 чем бесштоковые полости последних имеют связь с атмосферой, 2. Привод-ло п. 1, о г л и ч а ю щ и и с я тем, что плунжер снабжен направляющей вставкой с уплотнением, связанной с устройством компенсации утечек. 3 СП