Гидравлический привод скважинного насоса

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к приводным устройствам, и может быть использовано для подъема жидкостей с больших глубин. Гидравлический привод скважинного насоса содержит соединенные трубопроводами скважинный модуль с силовым гидроцилиндром и модуль реверса с гидробаком, устройством реверса, двигателем и насосом. В устройстве реверса установлен гидрозамок, обеспечивающий возвратно-поступательное движение силового гидроцилиндра, дополнительный трубопровод, по которому подаётся управляющий гидравлический сигнал с напорного трубопровода силового гидроцилиндра, гидрораспределитель, обеспечивающий реверс силового гидроцилиндра, и дополнительный дроссель, установленный на входе в поршневую полость гидрозамка, обеспечивающий подачу рабочей жидкости для обеспечения минимальной скорости движения толкателя гидрозамка, что обеспечивает силовому гидроцилиндру плавный реверс, при подвисании колонны штанг и отсутствии движения силового гидроцилиндра вниз. Гидрозамок закрывается в связи с потерей давления управления, тем самым исключая несанкционированное движение силового гидроцилиндра вниз. Технический результат изобретения заключается в обеспечении возможности создания гидравлического привода скважинного насоса с устройством реверса с обеспечением его управления без дополнительного источника энергии при условии разгрузки насоса с работающим электродвигателем в холостом режиме или в его выключенном положении. 2 ил.

 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к приводным устройствам, и может быть использована для подъема жидкостей с больших глубин [F04B47/04].

Из уровня техники известен ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПРИВОД СКВАЖИННОГО НАСОСА [RU 9902 U1, опубл.: 16.05.1999], содержащий приводной цилиндр, пневмогидроаккумулятор, газовая полость которого соединена с ресивером, выполненным в виде двух труб, образующих раму, и установленные на раме гидробак, электродвигатель и насос, отличающийся тем, что гидробак, электродвигатель и насос расположены по одну сторону от рамы, а рама наклонена к оси приводного цилиндра в другую сторону.

Недостатком аналога является сложная конструкция привода и трудоемкость его монтажа привода, а также необходимость его полного демонтажа при проведении ремонтных работ на скважине.

Наиболее близким по технической сущности является ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПРИВОД СКВАЖИННОГО НАСОСА "ТМС POWER MAN" [RU 125273 U1, опубл.: 27.02.2013], содержащий два модуля, соединенных трубопроводами, один из которых содержит раму с установленным на ней рабочим цилиндром, второй - дополнительную раму с установленным на ней пневмогидроаккумулятором, ресивером, гидробаком, электродвигателем и насосом, отличающийся тем, что ресивер выполнен в виде газовых баллонов, последовательно соединенных трубопроводом с пневмогидроаккумулятором, установленных в кассете, которая неподвижно закреплена на дополнительной раме.

Основной технической проблемой прототипа является низкая надежность его работы, обусловленная сбоями в работе при уменьшении минимальной нагрузки на устьевой шток колонны штанг из-за попадания песка в глубинный насос или асфальтомолотопарафиновых отложениях в скважине, соответственно, приводящие к падению давления в штоковой полости силового гидроцилиндра до критических значений (менее 1 МПа), и как следствие, потери управления на гидрораспределителе с электрогидравлическим управлением при разгрузке насоса или при выключенном электродвигателе. Потеря управления приводит к остановке привода. В случае применения гидрораспределителя с электрическим управлением происходит гидроудар из-за резкого переключения золотника в пределах 0,05 с и отсутствует защита от несанкционированного опускания колонны штанг при сливе масла из штоковой полости через гидрораспределитель при вынужденном останове во время подвисания.

Задачей изобретения является устранение недостатков прототипа.

Технический результат изобретения заключается в обеспечении возможности создания гидравлического привода скважинного насоса с устройством реверса с обеспечением его управления без дополнительного источника энергии при условии разгрузки насоса с работающим электродвигателем в холостом режиме или в его выключенном положении.

Указанный технический результат достигается за счет того, что гидравлический привод скважинного насоса, содержащий соединенные трубопроводами скважинный модуль с силовым гидроцилиндром и модуль реверса с гидробаком, устройством реверса, двигателем и насосом, отличающийся тем, что в устройстве реверса установлен гидрозамок, обеспечивающий возвратно-поступательное движение силового гидроцилиндра, дополнительный трубопровод, по которому подаётся управляющий гидравлический сигнал с напорного трубопровода силового гидроцилиндра, гидрораспределитель, обеспечивающий реверс силового гидроцилиндра и дополнительный дроссель, установленный на входе в поршневую полость гидрозамка, обеспечивающий подачу рабочей жидкости для обеспечения минимальной скорости движения толкателя гидрозамка, что обеспечивает силовому гидроцилиндру плавный реверс, при подвисании колонны штанг и отсутствии движения силового гидроцилиндра вниз, гидрозамок закрывается в связи с потерей давления управления, тем самым исключая несанкционированное движение силового гидроцилиндра вниз.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 показана схема гидравлического привода скважинного насоса;

на фиг.2 показана схема гидравлическая принципиальная.

На фигурах обозначено: 1 - скважинный модуль, 2 - модуль реверса, 3 - рама скважинного модуля, 4 - планшайба эксплуатационной колонны, 5 - силовой гидроцилиндр, 6 - шток гидроцилиндра, 7 - муфта, 8 - полированный шток, 9 - рама гидробака, 10 - гидробак, 11 - двигатель, 12 - насос, 13 - устройство реверса, 14 - дроссель (ДР1), 15 - трубопровод штоковой полости, 16 - трубопровод поршневой полости, 17 - фильтр, 18 - обратный клапан (КО1), 19 - электромагнитный клапан, 20 - кран (КР1), 21 - кран (КР2), 22 - обратный клапан (КО2), 23 - гидрозамок, 24 - дроссель (ДР2), 25 - электромагнитный распределитель.

Осуществление изобретения

Гидравлический привод скважинного насоса, содержит скважинный модуль 1 (см. Фиг.1) и модуль реверса 2.

Скважинный модуль 1 содержит раму скважинного модуля 3, выполненную в виде горизонтальных опорных оснований, размещенных соосно по высоте и соединенных между собой вертикальными стойками. Скважинный модуль 1 вертикально вверх смонтирован на планшайбе эксплуатационной колонны 4.

В верхней части скважинного модуля 1 на раме скважинного модуля 3 смонтирован силовой гидроцилиндр 5, ось которого расположена вертикально, а шток гидроцилиндра 6 соединен муфтой 7 с полированным штоком 8. Полированный шток 8 в свою очередь соединен с колонной штанг скважинного насоса (на фигурах не обозначено).

Модуль реверса 2 содержит раму гидробака 9 с установленным на ней гидробаком 10, двигателем 11, насосом 12, устройством реверса 13, дросселем (ДР1) 14 (см. Фиг.2). Модуль реверса 2 соединен со штоковой и поршневой полостями силового гидроцилиндра 5 трубопроводами штоковой полости 15 и поршневой полости 16, соответственно с возможностью поддержания упомянутого модуля 2 в положении, обеспечивающем разгрузку насоса 12 при подвисании колонны штанг и силового гидроцилиндра 5 в разгруженном состоянии с целью обеспечения преодоления возникшего сопротивления на скважине.

Вал двигателя 11 соединен с валом насоса 12, который сообщен входным патрубком с гибробаком 10. Выход насоса 12 соединен со штоковой полостью силового гидроцилиндра 5 трубопроводом штоковой полости 15, при этом в магистрали упомянутого трубопровода 15 последовательно от насоса 12 смонтирован фильтр 17, обратный клапан (КО1) 18 и дроссель (ДР1) 14. В магистраль трубопровода штоковой полости 15 между фильтром 17 и обратным клапаном (КО1) 18 смонтирован электромагнитный клапан 19. Упомянутый электромагнитный клапан 19, соединен с гибробаком 10.

В магистрали трубопровода штоковой полости 15 между обратным клапаном (КО1) 18 и дросселем (ДР1) 14 смонтирован отвод, соединенный через кран (КР1) 20 с трубопроводом поршневой полости 16. Трубопровод поршневой полости 16 соединяет поршневую полость силового гидроцилиндра 5 с гидробаком 10 и снабжен последовательно установленными в магистраль упомянутого трубопровода 16 кран (КР2) 21 и обратный клапан (КО2) 22.

Устройство реверса 13 содержит гидрозамок 23, подключенный своей штоковой полостью дополнительным трубопроводом к поршневой полости силового гидроцилиндра 5. Поршневая полость гидрозамка 23 соединена через дроссель (ДР2) 24 и гидрораспределитель, выполненный в виде электромагнитного распределителя 25 со штоковой полостью силового гидроцилиндра 5. Гидролиния А гидрозамка 23 соединена с гидробаком 10, гидролиния В гидрозамка 23 соединена с электромагнитным распределителем 25 и с трубопроводом поршневой полости 16 на участке между обратным клапаном (КО2) 22 и гибробаком 10.

Гидравлический привод скважинного насоса работает следующим образом.

При включении двигателя 11 насос 12 всасывает масло из гидробака 10 и через фильтр 17 и электромагнитный клапан 19 прогоняет его по малому кругу обратно в гидробак 10. При подаче напряжения на электромагнитный клапан 19 масло через обратный клапан (КО1) 18 и дроссель (ДР1) 14 подаётся в штоковую полость силового гидроцилиндра 5, при этом кран (КР1) 20 закрыт, а кран (КР2) 21 открыт, и силовой гидроцилиндр 5 совершает движение вверх. При подаче напряжения на электромагнитный распределитель 25, поступает гидравлический сигнал с напорной магистрали штоковой полости силового гидроцилиндра 5 на открытие гидрозамка 23 устройства реверса 13. Гидрозамок 23 открывается, масло от насоса 12 и силового гидроцилиндра 5 сливается в бак через гидролинию А, при этом силовой гидроцилиндр 5 совершает ход вниз. Плавность открытия клапана гидрозамка 23 обеспечивается дросселем (ДР2) 24, что позволяет осуществить плавный реверс движения силового гидроцилиндра 5, соответственно и колонны штанг.

Технический результат - обеспечение возможности создания гидравлического привода скважинного насоса с устройством реверса с обеспечением его управления без дополнительного источника энергии при условии разгрузки насоса с работающим электродвигателем в холостом режиме или в его выключенном положении достигается за счет того, что в предлагаемой схеме управление устройством реверса 13 обеспечивается за счёт создания сопротивления в напорной магистрали трубопровода штоковой полости гидроцилиндра 15 силового гидроцилиндра 5 установкой дросселя (ДР1) 14 и выводом управления из напорной магистрали силового гидроцилиндра 5 в модуль реверса 2 и при подклинивании колонны штанг силовой гидроцилиндр 5 остаётся неподвижным или двигается с минимальной скоростью, позволяющей преодолеть возникшее сопротивление в глубинном оборудовании. Поток рабочей жидкости от насоса 12 сливается в гидробак 10 через устройство реверса 13, а при выключенном двигателе 11 поток жидкости от насоса 12 отсутствует. При этом управление устройства реверса 13 обеспечивается за счёт давления в штоковой полости силового гидроцилиндра 5, через дополнительный дроссель ДР1 (14), обеспечивающий плавность реверса без гидроударов.

Гидравлический привод скважинного насоса, содержащий соединенные трубопроводами скважинный модуль с силовым гидроцилиндром и модуль реверса с гидробаком, устройством реверса, двигателем и насосом, отличающийся тем, что в устройстве реверса установлен гидрозамок, обеспечивающий возвратно-поступательное движение силового гидроцилиндра, дополнительный трубопровод, по которому подаётся управляющий гидравлический сигнал с напорного трубопровода силового гидроцилиндра, гидрораспределитель, обеспечивающий реверс силового гидроцилиндра, и дополнительный дроссель, установленный на входе в поршневую полость гидрозамка, обеспечивающий подачу рабочей жидкости для обеспечения минимальной скорости движения толкателя гидрозамка, что обеспечивает силовому гидроцилиндру плавный реверс, при подвисании колонны штанг и отсутствии движения силового гидроцилиндра вниз, гидрозамок закрывается в связи с потерей давления управления, тем самым исключая несанкционированное движение силового гидроцилиндра вниз.