Безбалансирный привод скважинного штангового насоса

Авторы патента:

F04B47/02 - с приводным устройством, расположенным на поверхности земли (F04B 47/12 имеет преимущество)

Владельцы патента RU 2619411:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский индустриальный университет" (ТИУ) (RU)

Изобретение относится к оборудованию для добычи нефти и может быть использовано для создания возвратно-поступательного движения скважинного штангового насоса. Безбалансирный привод скважинного штангового насоса содержит опорную раму, установленную на опорных плитах, электродвигатель, систему преобразования вращения в возвратно-поступательное движение и силовую цепь, соединяющую привод с насосом. Система преобразования вращения в возвратно-поступательное движение представляет собой винтовые передачи, выполненные в виде параллельно установленных вращающихся в противоположных направлениях винтов, снабженных гайками. К гайкам прикреплены ролики, между которыми пропущена силовая цепь. Винты с помощью зубчатой передачи соединены между собой и с приводным электродвигателем. Винтовые передачи выполнены в виде ролико-винтовых пар. Упрощается конструкция, повышается надежность, расширяется диапазон регулирования устройства. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к оборудованию для добычи нефти и может быть использовано для создания возвратно-поступательного движения скважинного штангового насоса.

Известен привод глубинного штангового насоса, содержащий электропривод, систему преобразования вращения в возвратно-поступательное движение, соединенную с насосом, маховичный аккумулятор для утилизации энергии при движении насоса вниз, гибкую связь, соединяющую все элементы привода с насосом, выполненную в виде цепной двойной передачи, снабженной механизмом реверса [пат. RU №2160852, кл. F04B 47/02, 2000 г., БИ №35].

Недостатком известного устройства является сложность конструкции, обусловленная наличием двойной цепной передачи, механизма реверса, регулируемого электропривода, что снижает его надежность.

Наиболее близким к заявляемому по конструктивным параметрам и достигаемому результату является безбалансирный привод штангового глубинного насоса, содержащий раму, опирающуюся на опорные плиты, электропривод, соединенную с насосом систему преобразования вращения в возвратно-поступательное движение, маховичный аккумулятор для утилизации энергии при движении насоса вниз, цепную передачу (силовую цепь), соединяющую привод с насосом, причем система преобразования вращения в возвратно-поступательное движение выполнена в виде редуктора с двумя параллельными выходными валами, вращающимися в противоположных направлениях, на валах установлены роторы, каждый из которых содержит два свободно вращающихся вокруг своих осей ролика, расположенных симметрично относительно оси вращения роторов, цепная передача выполнена в виде отрезка цепи, один конец которой закреплен неподвижно, а свободный конец пропущен между роликами роторов и соединен с насосом [патент RU №2320894, кл. F04B 47/02, 2008 г.].

Недостатком данного устройства, принятого в качестве прототипа, является сложность конструкции преобразования вращения роторов в вертикальное перемещение насоса, что снижает его надежность, а также недостаточный диапазон регулирования режимов работы.

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в упрощении конструкции, повышении надежности устройства и расширении диапазона регулирования.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения:

- упрощение конструкции и уменьшение габаритов за счет исключения некоторых конструктивных элементов, например, редуктора;

- использование винтового преобразования вращения в поступательное перемещение уменьшает количество элементов установки и упрощает обслуживание в процессе эксплуатации, что повышает надежность установки в целом;

- применение регулируемого электродвигателя расширяет диапазон изменения режимов работы привода.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном безбалансирном приводе скважинного штангового насоса, содержащем опорную раму, установленную на опорных плитах, электродвигатель, систему преобразования вращения в возвратно-поступательное движение, силовую цепь, соединяющую привод с насосом, особенность заключается в том, что система преобразования вращения в возвратно-поступательное движение представляет собой винтовые передачи, выполненные в виде параллельно установленных вращающихся в противоположных направлениях винтов, снабженных гайками, к гайкам прикреплены ролики, между которыми пропущена силовая цепь. Винты с помощью зубчатой передачи соединены между собой и с приводным электродвигателем. Винтовые передачи выполнены в виде ролико-винтовых пар.

На чертеже приведена кинематическая схема винтового привода скважинного штангового насоса.

Параллельно телескопической стойке 1 установлены вертикальные вращающиеся винты 2 и 3, соединенные между собой и с электродвигателем 6 зубчатыми колесами 4 и 5. На винтах 2 и 3 установлены гайки 7, на которых закреплены ролики 8. Между роликами 8 пропущена силовая цепь 9, опирающаяся на опорные звездочки 10 и 11.

Привод работает следующим образом.

После включения электродвигателя 6 вращение передается через зубчатые колеса 4 и 5 вертикальным винтам 2 и 3. При этом они начинают вращаться в противоположных направлениях, а их гайки 7 будут двигаться в разные стороны - одна вверх, другая вниз.

Вместе с ними движутся ролики 8 с пропущенной между ними цепью 9. В результате этих движений цепь 9 меняет свою форму, свободный конец ее, соединенный с полированным штоком, поднимается и поднимает груз Р (т.е. плунжер, штанги скважинного штангового насоса и столб скважинной жидкости). Когда гайки 7 доходят до своих крайних положений, датчик положения (не показан) подает сигнал электродвигателю 6, который выключается, а груз Р начинает опускаться под собственным весом (ролико-винтовые пары выбраны несамотормозящиеся). Когда цепь 9 займет положение параллельно прямой N-N, двигатель 6 включается и, поднимая груз Р, разводит гайки в противоположные положения до упора, после чего двигатель 6 выключается. За один полный ход гаек 7 от крайнего верхнего до крайнего нижнего положения груз Р поднимается два раза.

При максимальной нагрузке на подвесе 120 кН привод имеет мощность электродвигателя 7,5 кВт, высоту подъема штока насоса 1,5-3 м, регулируемое число двойных ходов от 0,5 до 8 мин^-1. Без увеличения габаритов привода высоту подъема штока можно увеличить до 6 метров за счет доработки телескопической стойки 1 путем добавления выдвижных телескопических секций. Скорость спуска и подъема насоса регулируется скоростью вращения электродвигателя 6, который имеет частотное управление и может изменять скорость в широких пределах. Высота подъема насоса регулируется перестановкой датчиков рабочего хода командоаппарата. В качестве путевых датчиков применяются конечные выключатели взрывозащищенного типа.

По сравнению с устройствами аналогичного назначения, например балансирными станками-качалками, предлагаемое техническое решение имеет следующие преимущества:

- возможность непрерывной откачки нефти из малодебитных скважин;

- сокращение металлоемкости в 3,5 раза;

- уменьшение энергопотребления в 2 раза;

- возможность использования на слабых заболоченных грунтах;

- простота конструкции обеспечивает технологичность производства и снижает себестоимость изготовления привода.

Безбалансирный привод скважинного штангового насоса находит промышленное применение при добыче нефти и используется для создания возвратно-поступательного движения штангового насоса на многих нефтепромыслах России.

1. Безбалансирный привод скважинного штангового насоса, содержащий опорную раму, установленную на опорных плитах, электродвигатель, систему преобразования вращения в возвратно-поступательное движение, силовую цепь, соединяющую привод с насосом, отличающийся тем, что система преобразования вращения в возвратно-поступательное движение представляет собой винтовые передачи, выполненные в виде параллельно установленных вращающихся в противоположных направлениях винтов, снабженных гайками, к гайкам прикреплены ролики, между которыми пропущена силовая цепь.

2. Безбалансирный привод скважинного штангового насоса по п. 1, отличающийся тем, что винты с помощью зубчатой передачи соединены между собой и с приводным электродвигателем.

3. Безбалансирный привод скважинного штангового насоса по п. 1, отличающийся тем, что винтовые передачи выполнены в виде ролико-винтовых пар.

Изобретение относится к насосным установкам для подъема жидкости из глубинных скважин. Привод включает основание со стойкой и механизм качания, содержащий балансир с поворотной головкой и траверсу.

Скважинная штанговая насосная установка // 2614296

Изобретение относится к техническим средствам для подъема жидкости из скважин при использовании в нефтедобывающей промышленности. Установка содержит силовой привод с тяговым органом, реверсивный приводной орган, две уравновешиваемые линии подъема жидкости разного веса, включающие соответствующие подвески, соединенные с реверсивным приводным органом посредством гибкого элемента, полированные штоки, штанговые колонны и насосы, размещенные в соответствующих изолированных друг от друга колоннах труб, спущенных в скважину.

Скважинная штанговая насосная установка // 2613477

Изобретение относится к устройствам для подъема жидкости из скважин и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности. Установка содержит две уравновешиваемые линии подъема жидкости разного веса, включающие соответствующие подвески, соединенные с реверсивным приводным органом посредством гибкого элемента, полированные штоки, штанговые колонны и насосы, размещенные в соответствующих изолированных друг от друга колоннах труб, спущенных в скважину.

Многоштанговая насосная установка // 2612764

Изобретение относится к оборудованию по добыче жидких полезных ископаемых. Установка содержит электродвигатель, соединенный клиноременной передачей с редуктором вертикального исполнения.

Привод скважинного штангового насоса // 2611126

Изобретение относится к устройствам для подъема жидкости из скважин для использования в нефтедобывающей промышленности для добычи нефти. Привод содержит двигатель, редуктор, механизм, преобразующий вращательное движение в возвратно-поступательное.

Способ управления штанговым скважинным насосом // 2610857

Изобретение относится к способам управления штанговым скважинным насосом, включающим контроль заполнения скважины по объему всасываемой насосом жидкости, которые основаны на измерении электрических параметров приводного асинхронного электродвигателя.

Установка скважинная штанговая насосная с насосом двойного действия // 2609036

Изобретение относится к нефтедобывающей отрасли и может быть использовано при эксплуатации высокообводненных скважин. Технический результат - повышение эксплуатационной надежности, обеспечение работоспособности установки при отборе скважинной продукции с высоким газовым фактором и увеличение добывных возможностей установки за счет упрощения насоса.

Вычисление линий нагрузки флюидом, проверка на вогнутость и итерации относительно коэффициента затухания для диаграммы скважинного насоса // 2602719

Изобретение относится к области скважинных насосных установок. Насосная установка имеет скважинный насос, расположенный в буровой скважине, и имеет двигатель на поверхности.

Оборудование для добычи и увеличения производства неочищенной нефти и газа // 2599674

Изобретение относится к оборудованию для добычи и увеличения производства неочищенной нефти и газа. Оборудование содержит: соединительный блок, соединенный с главным поршневым штоком, при этом главный поршневой шток выполняет возвратно-поступательные движения внутри главного цилиндра; поршневой блок, соединенный с соединительным блоком, при этом поршневой блок движется в соединении с главным поршневым штоком, чтобы добывать дополнительное количество добываемых объектов; цилиндровый блок создает давление для поднятия добываемых объектов на земную поверхность, когда поршневой блок выполняет возвратно-поступательные движения внутри поршневого блока; и блок снабжения, управляющий процессом транспортировки добываемых объектов, поднимая добываемые объекты на земную поверхность, когда поршневой блок движется вверх, и транспортируя добываемые объекты к хранилищу, когда поршневой блок движется вниз.

Скважинная штанговая насосная установка // 2594038

Изобретение относится к устройствам для подъема жидкости из скважин и может быть использовано для добычи нефти. Установка содержит силовой привод с тяговым органом, реверсивный приводной орган, две уравновешиваемые линии подъема жидкости разного веса, включающие соответствующие подвески, соединенные с реверсивным приводным органом посредством гибкого элемента, полированные штоки, штанговые колонны и насосы, размещенные в изолированных друг от друга колоннах труб.

Штанговая насосная установка // 2620183

Изобретение относится к области механизированной добычи нефти, для осуществления добычи нефти с высокой вязкостью и механическими примесями. Содержит колонны насосных труб и штанг, замковую опору, цилиндр с установленными одна над другой ступенями разного диаметра. На колонне насосных штанг подвешены два соединенных соосно между собой и подвижно расположенных внутри цилиндра полые плунжеры меньшего и большего диаметра. Всасывающий клапан установлен в плунжере большего диаметра, полость которого сообщается с полостью цилиндра с помощью отверстий. Груз соединен с нижним концом плунжера большего диаметра и имеет возможность движения через сквозной проход. Герметизирующие резиновые кольца установлены на нижнем конце цилиндра, верхняя часть которого снабжена тороидальными грузами, которые снабжены резиновыми уплотнительными кольцами. Над тороидальными грузами на наружной поверхности цилиндра размещены подпружиненные фиксаторы в форме равнобедренного треугольника, вершина которого направлена вверх. Обращенная в сторону цилиндра большего диаметра в осевом сечении секция грузов выполнена в форме усеченного конуса, с отверстием по центру. Под плунжером большего диаметра размещена тарельчатая пружина. Обеспечивается полноценная работоспособность насоса, путем повышения прижимающей силы тороидальных грузов. 2 ил.

Способ определения неуравновешенности станка-качалки скважинной штанговой насосной установки // 2621435

Изобретение относится к области нефтедобычи, в частности к системам диагностики скважинных штанговых насосных установок. Сущность изобретения состоит в том, что сравнивают эталонное значение среднеквадратического отклонения полной мощности и значение среднеквадратического отклонения полной мощности, определенное из произведения действующих значений тока и напряжения, вычисленных с учетом условия минимального или максимального смещения штока от точки подвеса и условия не равенства нулю производной значения давления, вычисленных по значениям перемещения штока и давления. Уменьшается погрешность измерения потерь энергии из-за неуравновешенности станка-качалки. 1 ил.

Глубинно-насосная установка для подъема продукции по эксплуатационной колонне скважины // 2621583

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности для использования при эксплуатации добывающих скважин. Установка включает штанговый насос, содержащий цилиндр, приемный клапан, плунжер с управляемым нагнетательным клапаном, присоединенный к колонне насосных штанг с центраторами, и перепускное устройство. Ниже перепускного устройства размещен полый хвостовик с пакером, выполненным в виде самоуплотняющихся манжет, и упором. Ниже пакера и выше упора хвостовик снабжен боковыми отверстиями. Дополнительное перепускное устройство выполнено в виде втулки, соединенной с хвостовиком, и полого поршня, соединенного снизу с цилиндром и выполненного с возможностью ограниченного осевого перемещения вниз относительно втулки с герметичным сообщением полости хвостовика с подплунжерной полостью цилиндра. Дополнительное перепускное устройство расположено выше перепускного устройства. Выше втулки дополнительного перепускного устройства размещен кожух в виде гильзы с боковыми каналами, охватывающей цилиндр насоса с зазором и снабженной сверху упором, выполненным с возможностью взаимодействия с верхним торцом цилиндра и размещенным на расстоянии от верхнего края гильзы, достаточном для захвата гильзы внутренней труболовкой. Полый поршень выполнен с возможностью фиксации во втулке в нижнем положении. Усилие фиксации поршня во втулке меньше веса суммарного веса хвостовика с кожухом. Изобретение позволяет снизить трудоемкость монтажа/демонтажа, сократить время спуска/подъема установки в скважине, а также расширить область применения, повысить надежность работы и ремонтопригодность. 2 ил.

Устройство для измерения числа качаний станка-качалки // 2626616

Изобретение относится к нефтедобыче для использования при оценке технического состояния насосного оборудования в условиях эксплуатации скважин. Устройство включает магнитную метку, установленную на кривошипе, и уловитель сигнала, закрепленный на раме на кронштейне. Уловитель сигнала выполнен в виде полого кронштейна, внутри которого установлен датчик положения, работающий по принципу изменения ЭДС, зафиксированный крышкой. Кронштейн снабжен двумя гайками, позволяющими закрепить его перпендикулярно большой оси станка-качалки. По центру кронштейна предусмотрен канал для прокладки кабеля, связывающий датчик с регистрирующим блоком, который обрабатывает поступающий сигнал и выводит его на экран, также записывая данные о работе станка качалки за весь промежуток времени и передавая данные на экран или через USB-интерфейс. Магнитная метка закреплена на внутренней стороне кривошипа, обращенного к раме станка-качалки, на расстоянии от оси вращения кривошипа так, чтобы центральные оси уловителя сигнала и магнитной метки при прохождении кривошипа через горизонтальную плоскость, пересекающую магнитную метку, совпадали. Расстояние между рабочей поверхностью уловителя сигнала и рабочей поверхностью магнитной метки должно быть не больше расстояния действия магнитных силовых линий. Повышается эффективность и надежность работы. 3 ил.

Безбалансирный привод штангового глубинного насоса // 2627475

Изобретение относится к области нефтепромыслового оборудования. Безбалансирный привод содержит подъемный модуль, выполненный с возможностью установки на устьевую арматуру и состоящий из трех труб, связанных укосинами. Через верхний и нижний шкив проходит тяговый канат, связанный с одной стороны через штанговращатель с полированным штоком, а с другой стороны - с одним плечом кривошипа. На другом плече кривошипа установлен по меньшей мере один противовес. Тяговый канат проложен от подъемного модуля до кривошипа через по меньшей мере одну упорную трубу. Упрощается конструкция, уменьшается металлоемкость. Исключается необходимость фундамента, упрощается монтаж и обслуживание, снижаются эксплуатационные трудозатраты. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Станок-качалка с противовесом и реверсивными двигателями // 2630062

Изобретение относится к скважинным насосным установкам. Установка с противовесом содержит два или более реверсивных двигателей, каждый из которых непосредственно и функционально соединен с выполненным в возможностью вращения компонентом привода, смонтированным на опорной конструкции, расположенной над оборудованием устья скважины. Для каждого двигателя удлиненный гибкий приводной элемент охватывает взаимодействующий с ним, выполненный с возможностью вращения компонент привода. Один конец гибкого приводного элемента соединен с противовесом в сборе. Другой конец соединен с колонной насосных штанг, взаимодействующей с оборудованием устья скважины. Приведение в действие двигателей вызывает вращение выполненных с возможностью вращения компонентов привода. В результате приводные элементы обеспечивают перемещение колонны насосных штанг и противовеса в сборе в противоположных вертикальных направлениях. Направление вращения приводных двигателей попеременно изменяется, чтобы обеспечить чередование направлений вертикального перемещения колонны насосных штанг и противовеса. Противовес в сборе может быть концентричным относительно оборудования устья скважины или может быть смещен от оборудования устья скважины. Увеличивается длина хода поршня. 12 з.п. ф-лы, 7 ил.

Длинноходовой безбалансирный привод штангового скважинного насоса // 2640309

Изобретение относится к области добычи нефти и предназначен для эксплуатации скважин штанговыми насосами. Содержит шкив, установленный на стойках и опорах, асинхронный электродвигатель, редуктор, барабан с канатом, свободный конец которого соединен с колонной штанг. Содержит станцию управления с частотно-регулируемым приводом, связанную с датчиком положения барабана и датчиком нагрузки на шкив. При движении колонны штанг вниз асинхронный электродвигатель работает в режиме генератора и выполняет функцию тормоза. Позволяет повысить эффективность работы путем увеличения длины хода плунжера и уменьшения числа качаний, а также плавного регулирования производительности глубиннонасосного оборудования. 1 ил.

Поршневой насос // 2643881

Изобретение относится к области насосостроения и предназначено для перекачки жидких тел с возможностью размещения в скважинах. Поршневой насос содержит корпус с всасывающими и напорными клапанами. Внутри корпуса с возможностью вращения и с возможностью взаимного, относительного вдоль оси корпуса перемещения установлены два двухсторонних поршня. Поршни связаны между собой и корпусом винтовым приводом. Винтовой привод образован и представляет собой установленный, с возможностью вращательного движения, в корпусе, ведущее звено-винт, имеющий угол наклона α1 винтовой линии. Ведущее звено-винт связан образованием винтовой кинематической пары с ведомым звеном - двухсторонним поршнем, посредством отверстия с винтовой нарезкой с углом наклона α1 винтовой линии, выполненного по центру его днища. Двухсторонний поршень, кроме винтовой нарезки с углом наклона α1 винтовой линии, по центру своего противоположного днища имеет отверстие с винтовой нарезкой с углом наклона α2 винтовой линии, которой он связан, образованием винтовой кинематической пары, с выходным звеном-винтом. Выходное звено-винт имеет, кроме винтовой нарезки с углом наклона α2 винтовой линии, винтовую нарезку с углом наклона α3 винтовой линии, посредством которой он связан, образованием винтовой кинематической пары, с корпусом. На свободном конце выходного звена-винта установлен другой двухсторонний поршень. Все винтовые нарезки одного направления. Для винтовых линий углы наклона: α3<α1<α2. Винтовой привод обеспечивает возможность преобразования однонаправленного вращательного движения ведущего вала в возвратно-поступательное движение двухсторонних поршней в едином корпусе. Клапанная система распределения обеспечивает возможность равномерного распределения перекачиваемой жидкости или газа. 8 з.п. ф-лы, 6 ил.