Гидропривод штангового глубинного насоса
Изобретение относится к оборудованию для добычи нефти из глубоких скважин. Гидропривод содержит закрепленные на основании подключенный к системе поддержания давления уравновешивающий цилиндр с полым поршнем, размещенный в уравновешивающем цилиндре гидроприводной цилиндр с поршнем и кожух, закрывающий гидроприводной цилиндр. Поршень гидроприводного цилиндра установлен на штоке, выведенном из гидроприводного цилиндра и связывающем его с полым поршнем уравновешивающего цилиндра и насосными штангами. Силовой насос связан с распределителем потока рабочей жидкости к гидроприводному цилиндру. На основании закреплены уравновешивающий цилиндр с полым поршнем и размещенный в нем закрытый кожухом гидроприводной цилиндр с поршнем. Поршень гидроприводного цилиндра установлен на штоке, выведенном из гидроприводного цилиндра и связывающем его с полым поршнем уравновешивающего цилиндра и насосными штангами. Гидроаккумулятор подключен к полости уравновешивающего цилиндра. Рабочая жидкость в гидроприводном цилиндре находится под давлением, которое превышает давление в уравновешивающем цилиндре на величину не менее величины разницы максимального и минимального давлений в нем. Повышается надежность работы гидропривода системы поддержания давления. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к насосному оборудованию для добычи нефти из глубоких скважин.
Известен гидропривод глубинного штангового насоса, содержащий гидроприводной цилиндр с поршнем и штоком для соединения с колонной штанг глубинного насоса, емкость для рабочей жидкости, пневмогидроаккумулятор, силовой насос, трубопроводы, распределитель для попеременной подачи силовым насосом рабочей жидкости из емкости в надпоршневую и подпоршневую полости гидроприводного цилиндра и для возврата рабочей жидкости в емкость [RU 2241854, 2004].
В этом устройстве имеются система реверсирования для изменения направления хода поршня, мультипликатор, у которого полость низкого давления через распределитель подключена к подпоршневой полости гидроприводного цилиндра для сообщения с нею при ходе поршня вниз, а полость высокого давления через обратный клапан подключена к пневмогидроаккумулятору и через второй обратный клапан и распределитель к надпоршневой полости гидроприводного цилиндра для сообщения с нею при ходе поршня вверх, и отсекатели потока, один из которых установлен в трубопроводе, сообщающем подпоршневую полость цилиндра с пневмогидроаккумулятором, а второй - в трубопроводе, сообщающем полость высокого давления мультипликатора с линией слива.
Недостатком известного гидропривода является то, что нет баланса нагрузок при ходе поршня вверх и ходе вниз. В связи с этим в гидроприводе используется насос повышенной мощности. Не исключена возможность утечки рабочей жидкости.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является гидроприводная глубиннонасосная установка, содержащая гидроприводной и уравновешивающий цилиндры, поршни которых соединены с насосными штангами, силовой насос, связанный с распределителем потока рабочей жидкости, и гидроаккумулятор (RU 2073119 C1, 10.02.1997). В этом устройстве распределитель сообщает полости цилиндров с гидроаккумулятором, силовым насосом и дополнительным баком. В одной из позиций распределителя рабочая полость приводного цилиндра сообщена с гидроаккумулятором и силовым насосом, а полость уравновешивающего цилиндра сообщена с дополнительным баком. В другой позиции полость уравновешивающего цилиндра сообщена с гидроаккумулятором и силовым насосом, а полость приводного цилиндра сообщена с дополнительным баком. Площадь поршня уравновешивающего цилиндра меньше площади поршня приводного цилиндра в соотношении усилий на устьевом штоке при ходе вниз к усилию при ходе его вверх.
Установка имеет низкую надежность в работе уплотнений штоков и плунжеров. В связи с чем постоянно будут иметь место утечка рабочей жидкости. Кроме того, не обеспечивается равномерная нагрузка на траверсу.
Технической задачей, стоящей перед изобретением, является повышение надежности работы гидропривода.
Эта задача достигается тем, что в гидроприводной глубиннонасосной установке, содержащей гидроприводной и уравновешивающий цилиндры, поршни которых соединены с насосными штангами, силовой насос, связанный с распределителем потока рабочей жидкости, и гидроаккумулятор, на основании закреплены уравновешивающий цилиндр с полым поршнем, и размещенный в нем закрытый кожухом гидроприводной цилиндр с поршнем, причем поршень гидроприводного цилиндра установлен на штоке, выведенном из гидроприводного цилиндра и связывающем его с полым поршнем уравновешивающего цилиндра и насосными штангами, при этом гидроаккумулятор подключен к полости уравновешивающего цилиндра.
Рабочая жидкость в гидроприводном цилиндре должна находится под давлением, которое превышает давление в уравновешивающем цилиндре на величину не менее величины разницы максимального (при нижнем положении полого поршня) и минимального (при верхнем положении полового поршня) давлений в нем, что достигается соответствующим соотношением диаметров гидроприводного и уравновешивающего цилиндров.
Для подзарядки гидроаккумулятора установка снабжена переливным клапаном, сообщающим выкидную линию силового насоса через обратный клапан с гидроаккумулятором.
Изобретение поясняется чертежом, на котором приведена схема гидропривода глубинного штангового насоса.
Гидропривод содержит основание 1, на котором закреплены уравновешивающий цилиндр 2 с полым поршнем 3 и расположенные в его полости гидроприводной цилиндр 4 с боковыми отверстиями 4а и закрывающий цилиндр 4 кожух 5. В гидроприводной цилиндр 4 помещен поршень 6, установленный на штоке 7, который верхним торцом связан с поршнем 3. Снизу к штоку 7 крепят штанги глубинного насоса (не показано).
Полость 8 уравновешивающего цилиндра 2 подключена к гидроаккумулятору 9. Подпоршневая полость 10 гидроприводного цилиндра 4 и надпоршневая полость 11, сообщающаяся через отверстия 4а с кольцевой полостью 12 между этим цилиндром и кожухом 5, через каналы 13 и 14 в основании 1 и распределитель 15 рабочей жидкости попеременно подключаются к силовому насосу 16 и линии сброса 17.
Для пополнения жидкостью гидроаккумулятора 9 предусмотрен переливной клапан 18, через который он по трубопроводу 19, в котором установлен обратный клапан 20, сообщается с напорной линией подачи рабочей жидкости от силового насоса 15.
При работе гидропривода рабочая жидкость в гидроприводном цилиндре находится под давлением, которое превышает давление в уравновешивающем цилиндре на величину не менее величины разницы максимального и минимального давлений в нем. Упомянутое соотношение наиболее оптимально, достигается при выполнении условия, что D=d (1,7-2,0), где D - диаметр уравновешивающего цилиндра, a d - диаметр гидроприводного цилиндра.
Гидропривод штангового глубинного насоса устанавливают над скважиной, в которую спущен штанговый глубинный насос (ШГН). Основание 1 закрепляют на заранее смонтированной раме, полости труб которой могут быть использованы в качестве элементов гидроаккумулятора. К штоку 7 присоединяют колонну насосных штанг, и ШГН можно включать в работу.
В позиции, показанной на чертеже, рабочая жидкость от насоса 16 через распределитель 15 и канал 13 подается под поршень 6, при этом отработанная жидкость из полости 11 поступает в полость 12 между цилиндром 4 и кожухом 5 и через канал 14 и распределитель 15 поступает в линию сброса 17.
При достижении поршнем 6 крайнего верхнего положения происходит переключение распределителя 15, рабочая жидкость протекает в гидроприводе в обратном порядке.
Давление в гидроаккумуляторе (в уравновешивающем цилиндре) задано так, что при отключении силового насоса оно удерживает колонну штанг от падения вниз, но не может перемещать колонну штанг с глубинной нефтью вверх. При подаче силовым насосом рабочей жидкости под поршень гидропривода давления гидроаккумулятора и силового насоса суммируются и поднимают колонну штанг вверх, а при подаче рабочей жидкости в полость над поршнем гидропривода ее давления достаточно для преодоления давления в уравновешивающем цилиндре и перемещения колонны штанг вниз.
Гидроаккумулятор можно подзаряжать давлением от баллона со сжатым газом. Регулировка режима уравновешивания установки производится автоматически с помощью клапана 18.
1. Гидропривод для штангового глубинного насоса, содержащий гидроприводной и уравновешивающий цилиндры, поршни которых соединены с насосными штангами, силовой насос, связанный с распределителем потока рабочей жидкости, и гидроаккумулятор, отличающийся тем, что на основании закреплены уравновешивающий цилиндр с полым поршнем и размещенный в нем закрытый кожухом гидроприводной цилиндр с поршнем, причем поршень гидроприводного цилиндра установлен на штоке, выведенном из гидроприводного цилиндра и связывающем его с полым поршнем уравновешивающего цилиндра и насосными штангами, при этом гидроаккумулятор подключен к полости уравновешивающего цилиндра.
2. Гидропривод по п.1, отличающийся тем, что рабочая жидкость в гидроприводном цилиндре находится под давлением, которое превышает давление в уравновешивающем цилиндре на величину не менее величины разницы максимального и минимального давлений в нем.
3. Гидропривод по п.1 или 2, отличающийся тем, что он снабжен переливным клапаном, сообщающим через обратный клапан напорную линию подачи от силового насоса с гидроаккумулятором.
