Гидравлический станок-качалка Советский патент 1975 года по МПК E21B19/08 F15B15/10 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к нефтепромысловому оборудованию, и предназначено для привода в действие глубинных штанговых насосов при добыче нефти.

Известны гидравлические станки-качалки типа АГН, работающие на нефтяных промыслах. В этих станках грузом является колонна насосно-компрессорных труб.

Однако известные станки-качалки имеют четыре сменных штока уравновешиваюш.его цилиндра с разными диаметрами. В зависимости от соотношения весов колонн насоснокомпрессориых труб и штанг для их уравновешивания подбирается и устанавливается определенный размер штока.

Смена штоков требует отсоединения от станка-качалки уравновешивающего цилиндра с разъединением маслосистемы и последующей переборкой цилиндра.

Такая операция в условиях нефтяных промыслов трудоемка и грозит выходом из строя всего гидропривода станка из-за возможности попадания грязи.

При установке известных станков на скважину после теоретического подбора весов колонн насосно-компрессорных труб и штанг приходится проводить с ПОМОШ.ЫО бригады текущего (подземного) ремонта скважин двухтрехкратную корректировку этих весов, при этом каждый раз производится съем станкакачалки с устья скважины и частичный или иолный подъем колонны штанг или труб.

Такой метод подбора колонны чрезвычайно трудоемок, сокращает время работы станков-качалок, а следовательно, и добычу нефти.

При эксплуатации известных станков со

временем появляется разуравновешенность подобранных колонн в связи с изменением динамического уровня в скважине, который при существующих методах заводнения может значительно изменяться за относительно короткий промежуток времени. При появлении разуравновещенности необходимо вновь делать корректировку весов колонн с вызовом бригады текущего ремонта скважин. Подгонка весов колонн в известных станках

производится за счет замены одних размеров штанг или труб на другие.

Существуют определенные процентные соотношения количества штанг разных размеров в ступенчатых колоннах при определенных

глубинах спуска штанг.

При подборе веса колонны штанг в работающих станках-качалках приходится в силу необходимости нарушать эти рекомендуемые соотношения, что увеличивает нагрузку на

щтанги, т. е. повышает вероятность их обрыва.

Целью изобретения является сокращеиие времени иуско-наладочиых работ.

Это достигается тем, что средство для измеиеиия эффективион площади поршня штоковой полости уравиовешивающего гидроцилиндра содержит по меньшей мере два элемента, установлеииых параллельио оси штока гидроцилиндра, разъемпо-сопряженных с телом норшпя ц пмеюпгих длину, большую максимальной длииы хода иоршня в цилиндре.

Геометрическим местом соиряжений уиомянутых элементов с телом поршггя может быть окружность, концентричная окружности штока.

Кроме того, эти элементы могут быть выполнены в виде цилиидрических стержней, а разъемное сопряжение этих элементов с телом поршня может быть выполнено в виде резьбового соединения.

Резьбовые посадочные отверстия могут быть выполнены в сегментах, вставленных в цроточку норшня.

Смежный со штоковой полостью торец уравцовешиваюш,его гидроцилиндра может быть снабжен жестко связанными с торцом по меньшей мере двумя цилиндрами, обхватываюидими выступаюшие из гидроцилиндра части упомяиутых элементов. При этом цилиндры содержат средство для захвата или поворота в иих упомянутых элемецтов, причем это средство может быть выиолнено в виде валиков, расположенных соосно упомянутым элементам с возможностью осевого перемешения в цилиидре и взаимодействующих с упомянутым элементом, например, при помощи шлицевого соединения.

Внутренние полости каждого из цилиндров могут быть гидравлически связаиы со сливным баком гидросистемы станка.

Кроме того, внутренцие полости цилиндров могут быть соединены общим коллектором, гидравлически связанным со сливным баком гидросистемы станка.

Число упомянутых элементов может быть г ринято четным.

На чертенке изображен предлагаемый станок-качалка.

Он включает корпус 1, внутри которого на опоре иодвешен нриводной цилиндр 2, а под ним установлен уравновешивающий цилиндр 3.

Станок-качалка устанавливается на флапце 4 обсадной колонны.

Шток приводного цилиндра связан с колонной щтанг 5, а шток уравновешивающего цилиндра 6 через специальную иодвеску - с колонной насосио-компрессорных труб 7.

Штоковые полости цилиидров соединены маслопроводом 8. Площади поршней цилиндров подобрапы таким образом, что веса колонн штанг и труб нри средних глубинах скважин создают приблизительно равные давления в штоковых пространствах цилиндров, в результате чего в статическом положении колоины уравновешивают друг друга.

Поршень 9 уравновещиваюн1его цилиндра .3 имеет ко.льцевую проточку, в KOTopoii расположено четное количество сегментов 10 с резьбовымн отверстиями.

штоком и внутренней поверхностью цилиндра по окружности расноложено четное количество, например, цилиндрических стержней -- элементов 11, оси которых параллельны оси штока. В верхней части цилиндрические стержни имеют резьбу для ввги-1чиваиия в сегме1 ты 10, в ннжней части они имеют шлнц.

К нижней крышке уравновешивающего цилицдра 3 жестко присоединены цилиндры 12,

в которые через уилотнения входят цилиндрические стержни 11. В нижних крышках цилиндров 12 соосно с цилиндрическими стержнями 11 расположеиы валики 13, имеющие выступы в верхних частях (ответные шлицам в

стержиях) и грани под ключ в нижних. Каждый валик 13 через уплотнение в крышке выведеи из цилиидра.

Полости цилиндров 12 соединены с баком. Подача масла в цилиндры осуществляется по

трубопроводам 14 и 15.

Стаиок-качалка работает ири попеременной подаче масла от приводного насоса в верхние полости цилиндров 2 илн 3. При подаче масла по трубопроводу 14 в

верхнюю полость цилиндра 3 поршень 9 начинает двилсение вииз, из штоковой нолости масло по маслопроводу 8 принудительно выжимается в штоковую полость цилиидра 2, при этом поршень цилиндра пачинает движение вверх, вытесняя масло из верхней полости на слнв по трубопроводу 15.

При подаче масла в трубопровод 15 происходит обратное: вниз движется норшень цилиндра 2, а норшень цилиндра 3 движется

вверх, вытесняя масло на слив по трубопроводу 14.

Уравновешивание колонн штанг и труб производится следующим образом. В связи с тем, что пижние торцы стержней 11 не испытывают нагружаюп1,его давления (цилиндры 12 соединены со сливом), при ввинчивании стержней уменьшается активная площадь штоковой нолости цилиндра 3, а при вывинчивании - увеличивается.

Если колонна труб перетягивает колонну штанг, т. е. если вес колонн труб, отнесенный к активной штоковой полости цилиидра 3, создает давление большее, чем вес колонны штанг, отнесенный к активной штоковой нолости цилиндра 2, то для уравновешивания давлений, т. е. уменьшения давления в штоковой полости цилиндра 3, необходимо увеличить активную площадь штоковой полости цилиндра 3. Для этого вывинчивается нара или несколько пар (в зависимости от степени неуравновешенности) диаметрально расноложенных цилиидрических стержней 11 на резь бовых сегментов 10 поршня 9. Если же тяж1: лее колопна штанг, чем колонна труб, то еле

дует наоборот ввернуть пару (или несколько

пар) цилиндрических стержней в резьбовые сегменты.

Ввинчивание илн вывинчивание стержней 11 производится ключом с помощью валиков 13, которые при вертикальном осевом перемещении снаружи станка-качалки вводятся в зацепление выступом в верхней своей части в шлиц на нижней части стержней.

Ввинчивание или вывинчивание производт1тся при нижнем положении порщня 9.

На фиг. 1 условно показаны ввинченный (левый) и вывинченный (правый) стержни И.

Предмет изобретения

1.Гидравлический станок-качалка, выполненный в виде приводного гидроцилиндра, щток которого кинематически связан с колонной штанг насоса, и уравновешивающего гидроцилиндра, шток которого кинематически связан с колонной насосно-компрессорных труб, причем уравновешивающий гидроцилиндр снабжен средством для ступенчатого изменения эффективной площади поршня штоковой полости, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени пуско-наладочных работ путем исключения операции уравновешивания весов колонн, а также при изменении площади поршня уравновешивающего гидроцилиндра и повышения надежности станка, средство для изменения эффективной площади поршня штоковой полости уравновешивающего гидроцилиндра содержит по меньшей мере два элемента, установленных параллельно оси штока гидроцилиндра, разъемно-соиряженных с телом поршня и имеющих длину, большую максимальной длины хода поршня в циотиидре.

2.Станок по п. 1, отличающийся тем, что геометрическим местом сопряжений упомянутых элементов с телом поршня является

концентрнчная окружности

окружность, штока.

3.Станок по пп. 1 и 2, отлнчающнйся тем, что упомянутые элементы выполнены в

виде цилиндрических стержней.

4.Станок по пп. 1-3, о т л и ч а ю ндий с я тем, что разъемное сопряжение упомянутых элементов с телом поршня выполнено в виде резьбового соединения.

5. Станок по пп. 1-4, от л и ч а ю ui и и с я тем, что резьбовые посадочные отверстия выполнены в сегмоггах, вставленных в проточку поршня.

6.Станок по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что смежный со штоковой полостью торец

уравновешивающего гидроцилиндра снабжен жестко связанными с торцом по меньшей мере двумя цилиндрами, обхватывающими выступающие из гидроцилиндра части упомянутых элементов, причем цилиндры содержат средство для захвата илн новорота в них упомянутых элементов.

7.Станок но и. 6, отличающийся тем, что средство для захвата или поворота упомянутых элементов выполнено в виде валиков, расположенных соосно упомянутым элементам с возможностью осевого перемещения в цилиндре li взаимодействующих с упомянутым элементом, нанрнмер, при помощи шлицевого соединения.

8.Станок по п. 6. отличающийся тем, что внутренние иолости каждого из цилиндров гидравлически связаны со сливным баком гидросистемы станка.

9. Станок по п. 6, отличающийся тем, что внутренние иолости гидроцилиндров соединены общим коллектором, гидравлически связанным со сливным баком гидросистемы. 10. Станок по п. 1, отличающийся тем,

что число упомянутых элементов прпнято четным.