RU2560111C1 - Oil well pump drive - Google Patents
Oil well pump drive Download PDFInfo
- Publication number
- RU2560111C1 RU2560111C1 RU2014141260/06A RU2014141260A RU2560111C1 RU 2560111 C1 RU2560111 C1 RU 2560111C1 RU 2014141260/06 A RU2014141260/06 A RU 2014141260/06A RU 2014141260 A RU2014141260 A RU 2014141260A RU 2560111 C1 RU2560111 C1 RU 2560111C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- flexible link
- tension
- drive
- counterweight
- pusher
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Reciprocating Pumps (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к техническим средствам для подъема жидкости из скважин и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности для добычи нефти скважинными штанговыми насосами.The invention relates to technical means for lifting liquid from wells and can be used in the oil industry for oil production by sucker rod pumps.
Известен привод скважинного штангового насоса (патент RU №2200876, МПК F04B 47/02, опубл. 20.03.2003, бюл. №8), содержащий установленную на основании раму и размещенные на ней двигатель, механизм преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное, включающий ведущий шкив и криволинейный направляющий элемент с постоянным радиусом кривизны, охваченный гибким непрерывным звеном, связанным с кареткой, соединенной с противовесом, установленным в направляющих и связанным через гибкое звено с колонной штанг, при этом противовес выполнен сборным, состоящим из основного противовеса, нормализующего работу привода насоса, снабженного штангами минимального сечения и спущенного на минимальную глубину скважины, и дополнительных противовесов, выполненных с возможностью размещения их массы симметрично относительно оси симметрии плоскости гибкого непрерывного звена на основном противовесе, при этом суммарный центр тяжести расположен в непосредственной близости от этой плоскости, а гибкое звено, связывающее противовес с колонной штанг, размещено с образованием четного числа параллельных ветвей, узлы соединения ветвей гибкого звена с противовесом размещены попарно симметрично относительно оси симметрии гибкого звена за пределами его контура, при этом узлы соединения гибкого звена с противовесом и узлом подвески штанг выполнены с обеспечением одинакового натяжения всех ветвей гибкого звена, а рама снабжена колесами и дополнительным приводом и выполнена с возможностью фиксации относительно основания в любых положениях, а колеса установлены с возможностью взаимодействия с направляющими, и дополнительную раму, соединенную с основной рамой с возможностью перемещения в направлении оси симметрии контура гибкого непрерывного звена, проходящей через ведущий и криволинейный направляющий элемент преобразующего механизма, причем соединение выполнено с возможностью фиксации дополнительной рамы относительно основной в любом положении, при этом гибкое звено, связывающее противовес с колонной штанг, выполнено замкнутым.A well-known drive of a sucker-rod pump (patent RU No. 2200876, IPC F04B 47/02, publ. March 20, 2003, bull. No. 8), comprising a motor mounted on the base and placed on it, a mechanism for converting rotational motion into reciprocating, including a drive pulley and a curved guide element with a constant radius of curvature, covered by a flexible continuous link connected to a carriage connected to a counterweight installed in the guides and connected through a flexible link with a rod string, while the counterweight is made one, consisting of the main counterweight, normalizing the operation of the pump drive, equipped with rods of the minimum cross section and lowered to the minimum depth of the well, and additional counterweights made with the possibility of placing their mass symmetrically with respect to the axis of symmetry of the plane of the continuous continuous link on the main counterweight, with the total center of gravity located in close proximity to this plane, and the flexible link connecting the counterweight to the rod string is placed with the formation of an even number of steam of the branch branches, the nodes of the connection of the branches of the flexible link with the counterweight are placed pairwise symmetrically with respect to the axis of symmetry of the flexible link outside its contour, while the nodes of the connection of the flexible link with the counterweight and the suspension node of the rods are made to ensure the same tension of all branches of the flexible link, and the frame is equipped with wheels and an additional drive and is made with the possibility of fixing relative to the base in any positions, and the wheels are installed with the possibility of interaction with the guides, and an additional frame, United with the main frame with the ability to move in the direction of the axis of symmetry of the contour of a flexible continuous link passing through the leading and curved guide element of the transforming mechanism, the connection being made with the possibility of fixing the additional frame relative to the main frame in any position, while the flexible link connecting the counterweight to the rod string is closed.
Наиболее близким по технической сущности является привод скважинного штангового насоса (патент US №4916959, Int. C1. 4 В66В 5/26, опубл. 17.04.1990), содержащий установленные на основании на единой раме с корпусом двигатель, механизм, преобразующий вращательное движение в возвратно-поступательное, включающий ведущий и ведомые шкивы, охваченные непрерывным гибким звеном, связанным с кареткой, соединенной с противовесом, установленным в направляющих корпуса и связанным через гибкое звено с узлом подвески штанг, причем оси преобразующего механизма, противовеса и гибкого звена находятся вблизи одной вертикальной плоскости, а верхний (ведомый) шкив установлен в корпусе с возможностью вращения и ограниченного перемещения вдоль оси преобразующего механизма для регулирования натяжения непрерывного гибкого звена.The closest in technical essence is the drive of a borehole sucker rod pump (US patent No. 4916959, Int. C1. 4 B66B 5/26, publ. 04/17/1990), containing installed on the basis of a single frame with the body of the engine, a mechanism that converts rotational motion into reciprocating, including driving and driven pulleys, covered by a continuous flexible link associated with a carriage connected to a counterweight installed in the guides of the housing and connected through a flexible link with the node of the suspension rods, and the axis of the converting mechanism against oats and a flexible link are close to one vertical plane, and the upper (driven) pulley is mounted in the housing with the possibility of rotation and limited movement along the axis of the converting mechanism to control the tension of the continuous flexible link.
Однако известные устройства имеют следующие недостатки:However, known devices have the following disadvantages:
- во-первых, натяжение непрерывного гибкого звена регулируется периодически с участием обслуживающего персонала, что приводит к образованию провиса (ослабления) гибкого звена между регулировками, из-за чего возникают динамические нагрузки в преобразующем механизме, сокращающие срок службы гибкого звена и всей установки или приводящие к более частому регулированию натяжения, что существенно повышает затраты на обслуживание;- firstly, the tension of the continuous flexible link is regulated periodically with the participation of staff, which leads to the formation of sagging (weakening) of the flexible link between the adjustments, which causes dynamic loads in the conversion mechanism, reducing the service life of the flexible link and the entire installation or leading to more frequent tension control, which significantly increases maintenance costs;
- во-вторых, для оптимального натяжения гибкого звена обслуживающему персоналу необходимо определить величину натяжения с использованием специальных устройств и приборов, что приводит к дополнительным вложениям;- secondly, for optimal tension of the flexible link for maintenance personnel, it is necessary to determine the magnitude of the tension using special devices and devices, which leads to additional investments;
- в-третьих, для регулирования натяжения гибкого звена обслуживающим персоналом необходимо остановить привод, что приводит к потерям добываемой продукции, а также затратам рабочего времени обслуживающего персонала;- thirdly, to regulate the tension of the flexible link by maintenance personnel, it is necessary to stop the drive, which leads to losses of the products being produced, as well as the cost of working time of the maintenance personnel;
- в-четвертых, регулирование обслуживающим персоналом натяжения гибкого звена происходит при расположении противовеса на технологических упорах с возможностью последующего подъема противовеса для снятия с упоров, что приводит к чрезмерному натяжению одного участка гибкого звена при недостаточном натяжении другого и является причиной его преждевременного выхода из строя.- fourthly, the maintenance personnel adjust the tension of the flexible link when the counterweight is located on the technological stops with the possibility of subsequent lifting of the counterweight for removal from the stops, which leads to excessive tension of one section of the flexible link with insufficient tension of the other and is the reason for its premature failure.
Техническими задачами изобретения являются увеличение срока службы гибкого звена и привода в целом, а также уменьшение динамических нагрузок на скважинное оборудование установки скважинного штангового насоса, сокращение трудоемкости и затрат на обслуживание привода за счет исключения работ по регулированию натяжения гибкого звена преобразующего механизма обслуживающим персоналом и автоматического поддержания его постоянного натяжения.The technical objectives of the invention are to increase the service life of the flexible link and the drive as a whole, as well as reducing the dynamic loads on the downhole equipment of a downhole sucker rod pump installation, reducing the labor input and maintenance costs of the drive by eliminating the work of adjusting the tension of the flexible link of the converting mechanism by maintenance personnel and automatically maintaining its constant tension.
Поставленные технические задачи решаются приводом скважинного штангового насоса, содержащим установленные на основании на раме с корпусом двигатель, редуктор, механизм, преобразующий вращательное движение в возвратно-поступательное, включающий ведущий и ведомый шкивы, охваченные непрерывным гибким звеном, связанным с кареткой, соединенной с противовесом, установленным в направляющих корпуса и связанным через гибкое звено с узлом подвески штанг, причем оси преобразующего механизма, противовеса и гибкого звена находятся вблизи одной вертикальной плоскости, а верхний (ведомый) шкив установлен в корпусе с возможностью вращения и ограниченного перемещения вдоль оси преобразующего механизма для регулирования натяжения непрерывного гибкого звена при помощи натяжного механизма, состоящего из подвижного корпуса с осью шкива, установленного на продольных салазках корпуса и соединенного с толкателем.The stated technical problems are solved by a borehole sucker-rod pump drive, comprising an engine, a gearbox, a mechanism that converts rotational motion into reciprocating, including a driving and driven pulleys covered by a continuous flexible link associated with a carriage connected to a counterweight, mounted on a base on a frame with a housing, installed in the guides of the housing and connected through a flexible link with the node suspension rods, and the axis of the converting mechanism, the counterweight and the flexible link are close to one the vertical plane, and the upper (driven) pulley is mounted in the housing with the possibility of rotation and limited movement along the axis of the converting mechanism for adjusting the tension of the continuous flexible link using the tensioning mechanism, consisting of a movable housing with a pulley axis mounted on the longitudinal slides of the housing and connected to the pusher .
Новым является то, что толкатель натяжного механизма выполнен в виде гидравлической пары цилиндр-поршень, подвижная часть которой подпирает корпус верхнего шкива, натяжной механизм выполнен в виде гидравлического плунжерного или поршневого насоса, сообщенного через нагнетательный клапан с полостью цилиндра толкателя, который сообщен через регулирующее устройство с питательной емкостью, сообщенной через всасывающий клапан с насосом, подвижная часть которого соединена с рычагом с возможностью поворота относительно корпуса привода и взаимодействия с противовесом при перемещении вверх и/или вниз для возвратно-поступательного перемещения подвижной части насоса и соответствующего перемещения вверх подвижной части толкателя при ослаблении натяжения непрерывного гибкого звена ниже выбранной величины.New is that the pusher of the tensioning mechanism is made in the form of a hydraulic cylinder-piston pair, the movable part of which supports the upper pulley case, the tensioning mechanism is made in the form of a hydraulic plunger or piston pump communicated through a discharge valve with a cavity of the pusher cylinder, which is communicated through a control device with a feed tank communicated through a suction valve with a pump, the movable part of which is connected to the lever with the possibility of rotation relative to the actuator housing and interacting ones counterweight when moving upwards and / or downwards for the reciprocating movement of the movable part of the pump and a corresponding upward movement the movable part of the pusher when loosening the tension of a continuous flexible link below the selected value.
Новым является также то, что рычаг может быть оборудован механизмом, возвращающим его в исходное положение после взаимодействия с противовесом.Also new is the fact that the lever can be equipped with a mechanism that returns it to its original position after interacting with the counterweight.
На фиг. 1 схематично изображен привод скважинного штангового насоса, вид сбоку; на фиг. 2 - то же, вид А по фиг. 1; на фиг. 3 - схема натяжного механизма привода с пружиной на рычаге; на фиг. 4 - выносной элемент Б по фиг. 3, схема натяжного механизма привода с упорами.In FIG. 1 schematically shows a drive of a borehole sucker rod pump, side view; in FIG. 2 is the same, view A of FIG. one; in FIG. 3 is a diagram of a drive tension mechanism with a spring on a lever; in FIG. 4 - remote element B of FIG. 3, diagram of the drive tension mechanism with stops.
Привод скважинного штангового насоса, содержащий установленные на основании 1 (фиг. 1) на раме 2 с корпусом 3 двигатель 4, редуктор 5, механизм, преобразующий вращательное движение в возвратно-поступательное, включающий ведущий 6 (фиг. 2) и ведомый 7 шкивы, например звездочки или зубчатые шкивы, или т.п., охваченные непрерывным гибким звеном 8, например цепью, или зубчатым ремнем, или т.п., связанным с кареткой 9, соединенной с противовесом 10, установленным в направляющих 11 корпуса 3 (фиг. 1) и связанным через гибкое звено 12, например транспортерную ленту, или канат, или т.п., с узлом подвески штанг 13, причем ось 14 преобразующего механизма, ось 15 противовеса 10 и ось 16 гибкого звена 12 находятся вблизи одной вертикальной плоскости 17, а верхний (ведомый) шкив 7 (фиг. 2) установлен в корпусе 3 (фиг. 1) с возможностью вращения и ограниченного перемещения вдоль оси 14 преобразующего механизма для регулирования натяжения непрерывного гибкого звена 8 (фиг. 3) при помощи натяжного механизма, состоящего из подвижного корпуса 18 с осью 19 шкива 7, установленного на продольных салазках 20 (фиг. 1) корпуса 3 и соединенного с толкателем 21 (фиг. 3). Толкатель 21 натяжного механизма выполнен в виде гидравлической пары цилиндр 22-поршень 23, подвижная часть которой подпирает корпус 18 верхнего шкива 7. Подвижной частью толкателя 21 может быть или цилиндр 22, или поршень 23. Натяжной механизм выполнен в виде гидравлического плунжерного или поршневого насоса 24, сообщенного через нагнетательный клапан 25 с полостью 26 цилиндра 22 толкателя 21, которая сообщена через регулирующее устройство 27, например регулирующий дроссель или штуцерную задвижку револьверного типа или другое устройство для регулирования давления, с питательной емкостью 28, сообщенной через всасывающий клапан 29 с насосом 24, подвижная часть, цилиндр 30 или плунжер (поршень) 31, которого соединена с рычагом 32 с возможностью поворота относительно корпуса 3 привода, например, через подшипниковую опору 33, жестко присоединенную к корпусу 3, или плавающую подшипниковую опору (на фигурах не показана) при необходимости компенсации перекоса подвижной части насоса 24 при движении рычага 32, или другое поворотное устройство и взаимодействия с противовесом 10, например, с верхним и нижним торцами, выступами на противовесе 10 и другими элементами противовеса 10, при его перемещении вверх и/или вниз для возвратно-поступательного перемещения подвижной части, или цилиндра 30, или плунжера (поршня) 31, насоса 24 и соответствующего перемещения вверх подвижной части, или цилиндра 22, или поршня 23, толкателя 21 при ослаблении натяжения непрерывного гибкого звена 8 ниже выбранной величины усилия натяжения. Рычаг 32 может быть оборудован механизмом 34, возвращающим его в исходное положение после взаимодействия с противовесом 10, например пружиной, прикрепленной одним концом к корпусу 3, или эластичных упоров 35 (рис. 4), расположенных на корпусе 3, или другим механизмом. В качестве упоров 35 могут быть использованы демпферы, амортизаторы или др. Рычаг 32 может быть с постоянной или регулируемой длиной свободного конца, а также с фиксированным или регулируемым положением места крепления 35 гибкой связи 34 на рычаге 32 для обеспечения возможности регулирования подачи насоса 24. Все элементы натяжного механизма могут быть скомпонованы по отдельности, как изображено на фиг. 3 и 4, или в одном корпусе, или толкатель 21, насос 24 с регулирующим устройством 27 и обратными клапанами 25 и 29 в одном корпусе с отдельно расположенной емкостью 28, присоединенной с толкателем 21 и насосом 24 трубопроводами, или другим образом.A downhole sucker-rod pump drive, comprising an engine 4, a
Насос 24 может быть расположен вертикально, как на фиг. 3 и 4, горизонтально или под другим углом (на фигурах не показаны) с расположением рычага 32 под углом к продольной оси насоса 24 и к направляющей 11 (фиг. 2) корпуса 3 (фиг. 3), по которой движется противовес 10.
Работа устройства осуществляется следующим образом.The operation of the device is as follows.
Возле устья скважины устанавливается основание 1 (фиг. 1) привода. Основание 1 может быть в виде фундаментной плиты в случае стационарного размещения привода или саней (на фигурах не показаны), в случае передвижного (мобильного) варианта привода. На основании 1 монтируется привод в сборе. Колонна штанг установки скважинного штангового насоса (на фигурах не показана) подвешивается на узел подвески штанг 13 привода.Near the wellhead is installed base 1 (Fig. 1) of the drive. The base 1 can be in the form of a foundation plate in the case of stationary placement of the drive or sled (not shown in the figures), in the case of a mobile (mobile) version of the drive. On the basis of 1 mounted drive assembly. The column of the rods of the installation of the downhole sucker rod pump (not shown in the figures) is suspended on the suspension unit of the
После включения двигателя 4 (фиг. 1) вращение через редуктор 5 и ведущий шкив 6 (фиг. 2) преобразующего механизма передается на непрерывное замкнутое гибкое звено 8. Допустим, гибкое звено 8 двигается против часовой стрелки. Связанная с гибким звеном 8 каретка 9, соединенная с противовесом 10, оснащенным колесами 36, движется вниз по направляющим 11 корпуса 3 (фиг. 1), а связанный с противовесом 10 (фиг. 2) через гибкое звено 12 (фиг. 1) узел подвески штанг 13 поднимается вверх, соответственно поднимая колонну штанг с плунжером скважинного штангового насоса (на фигурах не показаны). При достижении кареткой 9 (фиг. 2) преобразующего механизма крайнего нижнего положения происходит переход с хода вниз противовеса 10 на ход вверх за счет перехода каретки 9, оснащенной колесами 37, по направляющим 38 с одной ветви гибкого звена 8 на другую, происходит преобразование вращательного движения ведущего шкива 6 в возвратно-поступательное противовеса 10. Соответственно, при этом происходит изменение направления движения узла подвески штанг 13 (фиг. 1) с хода вверх на ход вниз. То же самое происходит при переходе каретки 9 (фиг. 2) через крайнее верхнее положение - только с хода вниз на ход вверх узла подвески штанг 13 (фиг. 1).After turning on the motor 4 (Fig. 1), the rotation through the
Для снижения нагрузок на элементы преобразующего механизма, в частности на гибкое звено 8 (фиг. 2), оси 14 (фиг. 1) преобразующего механизма, 15 противовеса 10 и 16 гибкого звена 12 расположены вблизи одной вертикальной плоскости 17.To reduce the loads on the elements of the converting mechanism, in particular on the flexible link 8 (Fig. 2), the axis 14 (Fig. 1) of the converting mechanism, 15
Рама 2 (фиг. 1) может быть жестко присоединена к корпусу 3 или может регулироваться (на фигурах не показано) относительно корпуса 3 в зависимости от требований технологичности сборки привода.The frame 2 (Fig. 1) can be rigidly attached to the
Во время эксплуатации привода гибкое звено 8 (фиг. 2) под действием циклической нагрузки и вследствие износа будет удлиняться, поэтому в конструкции привода для исключения влияния человеческого фактора и поддержания постоянного натяжения гибкого звена 8 предусмотрен механизм автоматического натяжения гибкого звена 8 путем перемещения верхнего (ведомого) шкива 7 вдоль оси 14 (фиг. 1) преобразующего механизма с помощью натяжного механизма по мере ослабления гибкого звена 8 (фиг. 2) на величину ослабления.During operation of the drive, the flexible link 8 (Fig. 2) will be lengthened by cyclic loading and due to wear, therefore, in the drive design, to automatically eliminate the influence of the human factor and maintain constant tension of the
Принцип работы натяжного механизма заключается в следующем. Когда каретка 9 (фиг. 2) переходит через крайнее нижнее положение, происходит натяжение всего гибкого звена 8, т.е. гибкое звено 8 полностью равномерно нагружается тяговым усилием от нижнего (ведущего) шкива 6. По мере хода каретки 9 с противовесом 10 вверх нагруженный участок гибкого звена 8 уменьшается от максимальной, полной длины замкнутого гибкого звена 8, после перехода каретки 9 через крайнее нижнее положение до минимальной длины при подходе каретки 9 к крайнему нижнему положению после хода вниз, следующего за ходом вверх каретки 9 с противовесом 10. Ненагруженный участок гибкого звена 8 расслаблен. Во время нахождения каретки 9 с противовесом 10 на прямолинейном участке хода вниз происходит ослабление большего участка гибкого звена 8. Натяжение в этом участке будет более эффективным, чем в остальных положениях каретки 9 с противовесом 10, так как на верхний шкив 7 действует разная нагрузка при ходе вверх и ходе вниз противовеса 10, отличающаяся величиной силы, действующей от веса противовеса 10, т.е. при ходе вниз на узел верхнего шкива 7 нагрузка от веса противовеса 10 не действует. Для примера, на приводе скважинного штангового насоса ПЦ 60-3-0,5/2,5 производства Бугульминского механического завода при ходе вверх противовеса привода нагрузка на натяжной механизм будет порядка 76500 Н, а при ходе вниз - 3950 Н. Натяжной механизм работает именно в этом участке хода вниз противовеса 10. При срабатывании в других положениях противовеса 10 потребовалось бы существенно большее усилие на толкателе 21 натяжного механизма, что привело бы к чрезмерному натяжению гибкого звена 8 на прямолинейном участке хода вниз противовеса 10.The principle of operation of the tensioning mechanism is as follows. When the carriage 9 (Fig. 2) passes through the lowest position, the entire
Натяжной механизм позволяет регулировать усилие натяжения гибкого звена 8 в широких пределах, поэтому требуется предварительная регулировка усилия натяжения гибкого звена 8 толкателем 21 натяжного механизма для его срабатывания именно на прямолинейном участке хода вниз противовеса 10 (фиг. 3). Регулировка производится на заводе-изготовителе при сборке привода или на месте эксплуатации после замены гибкого звена 8 или шкивов 6 и 7 и может, при необходимости, корректироваться. Усилие на подвижной части 23 толкателя 21 должно быть достаточно для поднятия суммарного веса подвижного корпуса 18 с осью 19 верхнего шкива 7, расслабленной части гибкого звена 8, а также для преодоления потерь на трение в узлах натяжного механизма и в салазках 20 (фиг. 1). Для приведенного в качестве примера привода ПЦ 60-3-0,5/2,5 суммарный вес составляет порядка 3950 Н. Регулировка натяжного механизма производится устройством 27 (фиг. 3) за счет регулирования объема сбрасываемой в питательную емкость 28 жидкости. Предварительная регулировка натяжного механизма производится однократно и этой регулировки достаточно для работы натяжного механизма в течение всего срока службы гибкого звена 8 при постоянном числе качаний привода.The tension mechanism allows you to adjust the tension force of the
Процесс регулировки происходит следующим образом. При сборке привода натяжку гибкого звена 8 производят при закрытом регулировочном устройстве 27 вручную с помощью рычага 32 или с помощью отдельного насоса (на фигурах не показан), приводимого от обслуживающей машины, присоединенного к запорному устройству 39, например задвижке, крану или другому запорному устройству, которым можно оснастить натяжной механизм, или другим способом до выбранной величины усилия натяжения при расположении противовеса 10 на специальных технологических упорах (на фигурах не показаны) на прямолинейном участке хода вниз. Величина усилия натяжения может быть выбрана визуально сравнением натяжения ветвей гибкого звена 8 или инструментально с помощью манометра 40, сообщающегося с полостью 26 цилиндра 22 толкателя 24 натяжного механизма, или датчиков усилия (на фигурах не показаны), установленных в гибком звене 8, или под подвижным корпусом 18, или в другом месте преобразующего механизма привода, или других приборов или инструментов. Устройство 27 регулируют в экспериментально найденное положение, соответствующее усилию на толкателе 21, достаточному для натяжения гибкого звена 8, отмеченное на корпусе устройства 27, например, краской, риской или другим способом. После подъема противовеса 10 ручным приводом (на фигурах не показан) для снятия технологических упоров и закрытия запорного устройства 40 при его наличии включают привод в работу.The adjustment process is as follows. When assembling the drive, the tension of the
В качестве примера конкретного выполнения опишем работу натяжного механизма, изображенного на фиг. 3. Цикл нагнетания насоса 24 производится за счет взаимодействия (контакта) свободного конца рычага 32, например, с нижним, как показано на фиг. 3, торцом противовеса 10 во время его хода вниз. Рычаг 32 перемещается вниз, увлекая за собой подвижную часть насоса 24, до момента выхода из контакта с торцом противовеса 10, что соответствует окончанию цикла нагнетания насоса 24. Один двойной ход противовеса 10 соответствует одному циклу нагнетания насоса 24. Жидкость, нагнетаемая насосом 24, поступает в линию нагнетания и при ослаблении натяжения гибкого звена 8, что происходит постоянно на незначительную величину, соответственно снижении давления в толкателе 21, поступает в полость 26 толкателя 24 через обратный клапан 25 до достижения необходимого давления, соответствующего необходимому усилию натяжения гибкого звена 8, и через регулировочное устройство 27 в питательную емкость 28. Объем сбрасываемой жидкости зависит от параметров насоса 24, зазора в регулировочном устройстве 27 и величины снижения давления в толкателе 21. Параметры (диаметр плунжера 31 и ход подвижной части) насоса 24 должны быть подобраны так, чтобы как можно меньше жидкости сбрасывалось в емкость 28 для повышения КПД натяжного механизма, уменьшения нагрева жидкости и др. За циклом нагнетания следует цикл всасывания, который может осуществляться за счет взаимодействия рычага 32, например, с другим, верхним, торцом противовеса 10 при его обратном ходе. С целью обеспечения контакта с торцами противовеса 10 рычаг 32 сделан из материала, обладающего ограниченной гибкостью, например из пружинистой стали, полимера и др. При контакте с противовесом рычаг, имеющий форму, например, прямолинейного стержня, трубы или др., за счет своей ограниченной гибкости частично прогибается и в таком состоянии совершает ход вниз или вверх до момента выхода из контакта с противовесом 10, после чего рычаг 32 восстанавливает свою исходную форму и снова готов для взаимодействия с другим торцом противовеса при его обратном ходе. При жестком рычаге 32 он после выхода из контакта с противовесом 10 останется в этом положении и противовес 10 при обратном ходе не контактирует с рычагом 32, что нарушит работу натяжного механизма. При этом жидкость из питательной емкости 28 через обратный клапан 29 поступает в насос 24.As an example of a specific implementation, we describe the operation of the tensioning mechanism shown in FIG. 3. The discharge cycle of the
Также цикл всасывания может осуществляться за счет механизма 34, возвращающего рычаг 32 в исходное положение начала цикла нагнетания. В качестве механизма 34, возвращающего рычаг 32, возможно применение, например, пружины растяжения, как показано на фиг. 3, для возврата рычага 32 в верхнее положение после хода вниз или пружины кручения (на фигурах не показана), установленной, например, в опоре 33, или эластичных упоров 35 (фиг. 4), или другого механизма. Пружина 34 (фиг. 3), упоры 35 (фиг. 4) или другой возвратный механизм должен быть подобран так, чтобы обеспечивался контакт рычага 32 с противовесом 10 и необходимый ход подвижной части насоса 24. Далее циклы повторяются. За счет постоянной работы насоса 24 (фиг. 3) обеспечивается постоянство давления в толкателе 21 и соответственно постоянство усилия натяжения гибкого звена 8. При нахождении каретки 9 с противовесом 10 в остальных участках гибкое звено 8 натягиваться не будет - усилия натяжения толкателя 21 будет недостаточно.Also, the suction cycle can be carried out due to the
Натяжной механизм работает только на натяжение гибкого звена 8. При ходе вверх противовеса 10 нагрузка на натяжной механизм, как было сказано выше, существенно возрастает, соответственно возрастает давление в полости 26 толкателя 21, поэтому для исключения обратного хода подвижной части толкателя 21 под действием веса противовеса 10, как следствие ослабления гибкого звена 8, возможного при вибрациях в приводе, в конструкции натяжного механизма предусмотрен обратный клапан 25, причем толкатель 21, обратный клапан 25 и регулировочное устройство 27 рассчитаны на дополнительное давление от веса противовеса 10.The tensioning mechanism only works on the tension of the
Усилие натяжения толкателя 21 (фиг. 2) может быть скорректировано с целью максимального приближения к выбранной величине усилия натяжения гибкого звена 8. Возможны несколько равнозначных методик определения усилия натяжения гибкого звена 8. Например, проверкой величины провиса гибкого звена 8 при остановленном приводе в положении каретки 9 с противовесом 10 на прямолинейном участке хода вниз или по показаниям съемного или стационарного манометра 40 (фиг. 3), которым может быть оснащен натяжной механизм, сообщающегося с полостью цилиндра 22 толкателя 21, на работающем приводе или другими методами. В качестве примера представим методику корректировки с помощью манометра 40. После начала работы привода с предлагаемым натяжным механизмом показания манометра 40 будут изменяться в диапазоне 0,5-9,7 МПа для натяжного механизма с диаметром поршня толкателя, равным 100 мм. При корректировке принципиально нижнее значение манометра 40, показывающее то давление в толкателе 21, которое достаточно для работы натяжного механизма. Если нижнее значение показания манометра 40 будет ниже значения 0,5 МПа, то усилия натяжения толкателя 21 недостаточно и гибкое звено 8 не натянуто, если больше, то усилие натяжения толкателя 21 больше требуемого - гибкое звено 8 перетянуто. Усилие натяжения корректируется вручную регулировкой устройства 27. Также натяжной механизм может автоматически поддерживать требуемое усилие натяжения гибкого звена 8 при оснащении последнего датчиками усилия (на фигурах не показаны), по показаниям которых будет автоматически настраиваться регулировочное устройство 27, оснащенное собственным приводом (на фигурах не показан), что актуально при резких и частых изменениях условий эксплуатации, например температуры, давления и других параметров, влияющих на работу гидравлической системы натяжного механизма.The tension force of the pusher 21 (Fig. 2) can be adjusted in order to maximize approximation of the selected tension force of the
Салазки 20 позволяют корпусу 18 (фиг. 3) натяжного механизма перемещаться только вдоль оси 14 (фиг. 1) преобразующего механизма.The
Ход подвижного корпуса 18 (фиг. 3) ограничен и выбирается исходя из необходимого и достаточного диапазона регулирования натяжения гибкого звена 8, определяемого на основании условий и опыта эксплуатации примененного в приводе гибкого звена 8. Предлагаемый натяжной механизм позволяет настроить ход подвижного корпуса 18 на весь срок службы гибкого звена 8. Например, в случае применения в качестве гибкого звена 8 цепи предел удлинения, соответственно и срок службы цепи, равен двум шагам, что для приведенного в качестве примера привода ПЦ 60-3-0,5/2,5 с цепью 2ПР-50,8-453,6 соответствует пределу удлинения 101,6 мм, после исчерпания которого необходимо произвести ремонт или замену цепи. Такому удлинению цепи соответствует ход подвижного корпуса 18 (фиг. 3) вдоль оси 14 (фиг. 1) преобразующего механизма, равный 50,8 мм при длине хода привода 3 м и делительном диаметре звездочек 6 и 7 (фиг. 2), равном 244,33 мм.The stroke of the movable housing 18 (Fig. 3) is limited and is selected on the basis of the necessary and sufficient range of tension control of the
Предложенное техническое решение позволяет автоматически без участия обслуживающего персонала и остановки привода поддерживать непрерывное гибкое звено 8 преобразующего механизма привода в оптимальном состоянии - без провисания и перетяжки, поэтому сократятся трудоемкость и затраты на обслуживание привода.The proposed technical solution allows automatically without the participation of maintenance personnel and stopping the drive to maintain a continuous
Если гибкое звено 8 растянуто (в приводе без натяжного механизма), то в момент перехода каретки 9 через крайнее нижнее положение (ведущий шкив 6 вращается с постоянной скоростью) происходит натяжение расслабленного ненагруженного участка замкнутого гибкого звена 8 за счет вращения ведомого шкива 7 с осью 19 в корпусе 18, сопровождаемое замедлением каретки 9, двигающейся по инерции, и последующим ударом, приводящим к дополнительным ударным нагрузкам в работе привода и установки скважинного штангового насоса в целом, в разы превосходящим расчетные динамические нагрузки. Величина удара зависит от провиса гибкого звена 8 - чем больше провис, тем сильнее удар. Автоматическое поддержание постоянного натяжения гибкого звена 8 в предлагаемой конструкции позволит избежать лишних нагрузок, что увеличит срок службы гибкого звена 8 и привода в целом, а также уменьшит ударные нагрузки на скважинное оборудование установки скважинного штангового насоса.If the
Для снятия гибкого звена 8 со шкивов 6 и 7, например, с целью его замены или для замены шкивов 6 и/или 7, или для других целей необходимо отключить натяжной механизм. Для этого натяжной механизм привода может быть оснащен запорным устройством 39, например задвижкой, или краном, или другим запорным устройством, при открытии которого жидкость из полости 26 цилиндра 22 толкателя 21 перетечет в питательную емкость 28, или в емкость обслуживающей машины (на фигурах не показана), или в другую герметичную емкость. При этом подвижная часть 23 толкателя 21, соответственно и подвижный корпус 18 привода с осью 19 и шкивом 7, опустятся вниз, ослабив гибкое звено 8.To remove the
Предлагаемое устройство аналогично работает при расположении натяжного механизма над верхним (ведомым) шкивом 7 (фиг. 2).The proposed device similarly works when the tension mechanism is located above the upper (driven) pulley 7 (Fig. 2).
Благодаря использованию предлагаемого устройства увеличивается срок службы гибкого звена и привода в целом, а также уменьшаются динамические нагрузки на скважинное оборудование установки штангового скважинного насоса, сокращаются трудоемкость и затраты на обслуживание привода за счет исключения работ по регулированию натяжения гибкого звена преобразующего механизма обслуживающим персоналом и автоматического поддержания его постоянного натяжения.Thanks to the use of the proposed device, the service life of the flexible link and the drive as a whole is increased, as well as the dynamic loads on the downhole equipment of the sucker rod pump installation are reduced, the labor costs and maintenance costs of the drive are reduced due to the elimination of the work on adjusting the tension of the flexible link of the converting mechanism by maintenance personnel and automatic maintenance its constant tension.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014141260/06A RU2560111C1 (en) | 2014-10-13 | 2014-10-13 | Oil well pump drive |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014141260/06A RU2560111C1 (en) | 2014-10-13 | 2014-10-13 | Oil well pump drive |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2560111C1 true RU2560111C1 (en) | 2015-08-20 |
Family
ID=53880531
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014141260/06A RU2560111C1 (en) | 2014-10-13 | 2014-10-13 | Oil well pump drive |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2560111C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4665761A (en) * | 1985-03-19 | 1987-05-19 | North China Petroleum Machinery Repairing Plant | Long stroke pumping unit |
| US4916959A (en) * | 1988-02-22 | 1990-04-17 | Gordon R. Lively | Long stroke well pumping unit with carriage |
| RU2283969C1 (en) * | 2005-05-13 | 2006-09-20 | Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина | Sucker-rod pump drive |
| RU2522729C1 (en) * | 2013-06-13 | 2014-07-20 | Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Borehole rod pump drive |
-
2014
- 2014-10-13 RU RU2014141260/06A patent/RU2560111C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4665761A (en) * | 1985-03-19 | 1987-05-19 | North China Petroleum Machinery Repairing Plant | Long stroke pumping unit |
| US4916959A (en) * | 1988-02-22 | 1990-04-17 | Gordon R. Lively | Long stroke well pumping unit with carriage |
| RU2283969C1 (en) * | 2005-05-13 | 2006-09-20 | Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина | Sucker-rod pump drive |
| RU2522729C1 (en) * | 2013-06-13 | 2014-07-20 | Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Borehole rod pump drive |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9115574B2 (en) | Low profile rod pumping unit with pneumatic counterbalance for the active control of the rod string | |
| US7530799B2 (en) | Long-stroke deep-well pumping unit | |
| RU2522729C1 (en) | Borehole rod pump drive | |
| US20190107105A1 (en) | Linear Drive Beam Pumping Unit | |
| CN101532486A (en) | Hydraulic pump, oil pumping unit, oil pumping module and oil pumping system | |
| US3153387A (en) | Pumping unit | |
| RU2547674C1 (en) | Oil well pump drive | |
| US4306463A (en) | Long stroke pump jack | |
| RU2560111C1 (en) | Oil well pump drive | |
| RU2613477C1 (en) | Oil-well sucker-rod pumping unit | |
| RU106650U1 (en) | Borehole PUMP PUMP UNIT | |
| RU2559962C1 (en) | Oil well pump drive | |
| RU2560113C1 (en) | Oil well pump drive | |
| RU2159867C1 (en) | Installation for testing rod and screw oil-well pumps | |
| RU2570541C1 (en) | Well bottom-hole pump drive | |
| US2291499A (en) | Balancing device for pumping units | |
| RU2578011C1 (en) | Well bottom-hole pump drive | |
| RU201454U1 (en) | Downhole sucker rod pump drive | |
| US1708584A (en) | Pumping rig | |
| RU2715120C1 (en) | Downhole sucker-rod pumping unit | |
| RU2611126C1 (en) | Drive of oil well pump | |
| RU2833741C1 (en) | Well sucker-rod pump drive | |
| US2292427A (en) | Long stroke pump jack | |
| US2196816A (en) | Method and apparatus for automatically counterbalancing pumping apparatus on oil wells | |
| US2949861A (en) | Pumping rig and method |