Установка для испытания скважинных штанговых и винтовых насосов

 

Установка предназначена для использования в нефтедобывающей промышленности, в частности при исследовании процессов, происходящих в скважинных штанговых и винтовых насосах для испытаний и обкатки насосов. Установка снабжена конической передачей для вращения винтового насоса, а механизм возвратно-поступательного движения штангового насоса - цепным приводом с шарнирным соединением, приводимым в движение электродвигателем с коническим редуктором, причем насосы закреплены на раме с замком-фиксатором, выполненной с возможностью установки под необходимым углом наклона осей насосов. Установка удобна в эксплуатации, требует минимальных затрат. 1 ил.

Изобретение относится к области нефтедобычи, в частности к исследованию процессов, происходящих в скважинных штанговых и винтовых насосах, и может быть использовано для испытаний и обкатки.

Известен стенд для исследования влияния параметров откачки и структуры откачиваемой смеси на эффективность работы насоса (Н. Н. Репин и др. "Технология механизированной добычи нефти", М., "Недра", с. 56-57), содержащий механизм возвратно- поступательного движения, вертикальный поршневой насос, смонтированный на каркасе, напорную емкость, емкость для рабочей жидкости, воздушный баллон для регулирования перепада давления на выкиде и приеме насоса, груз для осуществления хода поршня вниз и гибкую связь со штоком насоса.

Недостатком указанного стенда является то, что каркас, на котором установлен поршневой насос, не позволяет изменять угол наклона насоса, кроме того, расположение всасывающего клапана в плунжерной паре не дает возможности оценить потери отдельно через плунжерную пару и клапан.

Известен также стенд для обкатки штанговых насосов [А.с. SU 1605157 A1 G 01 M 19/00, F 04 B 51/00, Б.И. N41 1990 г.], содержащий механизм возвратно-поступательного движения для привода насоса, груз для осуществления движения хода поршня вниз, опорные элементы для изменения угла наклона испытуемого насоса, упоры, создающие изгибные нагрузки по длине корпуса насоса, гидравлическую систему регулирования и регистрации перепада давления на входе и выходе насоса, напорную емкость и емкость, поддерживающую рабочее давление жидкости.

Недостатком известного стенда является сложность конструкции, необходимость наличия ряда скважин с возрастающим углом наклона так, чтобы оси скважин пересекались в точке изгиба гибкой связи, а также обязательная гидравлическая связь между скважинами.

Задача предлагаемого решения - упрощение конструкции стенда и расширение его функциональных возможностей за счет использования общего привода для испытаний штанговых и винтовых насосов.

Эта задача достигается тем, что известная установка, содержащая механизм возвратно-поступательного движения насосов, систему измерения и регистрации параметров насосов, снабжена конической передачей для вращения ротора винтового насоса, а механизм возвратно-поступательного движения штангового насоса - цепным приводом с шарнирным соединением, приводимым в движение электродвигателем с коническим редуктором, причем насосы закреплены на раме с замком-фиксатором, выполненной с возможностью установки под необходимым углом наклона осей насосов.

Снабжение установки конической передачей позволяет испытывать и обкатывать насосы одновременно или раздельно. Использование привода, гибкие звенья которого выполнены в виде цепей, геометрические оси которых совпадают с центрами шарниров, передающих движение устьевому штоку, устраняет причины возникновения дополнительных нагрузок в приводе. Рама с замком-фиксатором, устанавливаемая под необходимым углом наклона осей насосов, дает возможность проводить испытания насосов в условиях, близких к реальным.

Такое конструктивное исполнение установки упрощает конструкцию за счет размещения всех элементов на общей раме, уменьшает габаритные размеры и облегчает ее эксплуатацию. Установка позволяет получить характеристики насосов в условиях, максимально приближенных к реальным на скважинах, т.е. определяет величину сил сопротивления движению плунжера, которая необходима для выбора веса утяжеленного низа штанговой колонны. А это, как известно, позволяет избежать появления знакопеременных нагрузок в штанговой колонне и тем самым существенно увеличить МРП скважины. Кроме того, обкатка насоса позволяет произвести первичную притирку плунжерной и винтовой пары, что также благоприятно сказывается на величине межремонтного периода.

На чертеже схематично представлена установка для испытаний скважинных и винтовых насосов.

Установка содержит электродвигатель 1, установленный на раме 2, который через редуктор 3 приводит в действие ведущие звездочки 4, 5 и ведомые 6 и 7, попарно охваченные цепями 8 и 9 цепного привода. Звездочки 4 и 5 вращаются встречно. На цепях 8 и 9 установлены ведущие звенья 10 и 11, которые через шарнирные соединения, состоящие из переходных звеньев 12 и 13, рычагов 14 и 15, соединены с фланцем 16, на котором закрепляется устьевой шток 17. Соединение с устьевым штоком выполнено с возможностью поворота и регулировки места захвата штока 17 при помощи клиновых подвесов 18, опирающихся на фланец 16. Рама 19 устанавливается на опорных узлах 20 с помощью поворотных валов 21 и фиксируется замком 22 горизонтального положения рамы, а в рабочем положении - замком-фиксатором 23 поворотного механизма 24. Рама 19 уравновешивается съемными грузами 25. Опорные узлы 20 жестко закреплены на станине 26. Корпуса испытываемых насосов фиксируются зажимами 27. К продольным балкам рамы 2 снизу на кронштейнах 28 подвешен бак 29. Шток 30, соединенный с редуктором 3 конической передачей 31, используется для вращения ротора испытуемого винтового насоса. На штоке 17 штангового насоса 32 установлен датчик трения 33.

Установка работает следующим образом.

Производится монтаж испытуемого штангового или винтового насосов на раму 19 с помощью зажимов 27, а также их обвязка. Затем рама 2 устанавливается под необходимым углом наклона и фиксируется замком-фиксатором 23. Электродвигателем 1 через редуктор 3, звездочки 4, 5 приводятся во встречное движение цепи 8 и 9. При этом ведущие звенья 10 и 11 находятся на ветвях цепей 8 и 9, движущихся в одну сторону и приводят в движение через звенья 12 и 13 рычаги 14 и 15 фланец 16. При прохождении звездочек 4 и 5 или 6 и 7 звенья 12 и 13 поворачиваются вокруг устьевого штока 17, происходит смена ветвей цепей 8 и 9 и изменение направления движения, фланец 16 и шток 17 совершают возвратно-поступательное движение.

Винтовой насос приводится в движение штоком 30 через коническую зубчатую передачу 31.

После проведения испытаний анализируются полученные данные, которые позволяют по имеющимся методикам устранить недостатки в работе насоса, повысить его надежность и тем самым увеличить межремонтный период эксплуатации скважины.

Технико-экономические показатели заключаются в повышении надежности и экономичности в работе и уменьшении металлоемкости конструкции установки.

Формула изобретения

Установка для испытаний скважинных штанговых и винтовых насосов, содержащая механизм возвратно-поступательного движения насоса, систему измерения и регистрации параметров насоса, отличающаяся тем, что она снабжена конической передачей для вращения ротора винтового насоса, а механизм возвратно-поступательного движения штангового насоса - цепным приводом с шарнирным соединением, приводимым в движение электродвигателем с коническим редуктором, причем насосы закреплены на раме с замком-фиксатором, выполненной с возможностью установки под необходимым углом наклона осей насоса.

РИСУНКИ

Рисунок 1