Привод скважинного штангового насоса

Привод скважинного штангового насоса

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при подъеме жидкости из скважины.

Известен также привод скважинного штангового насоса, содержащий раму, на которой установлен двигатель, вращающий через редуктор ведущий шкив (звездочку), охваченный совместно с направляющим элементом непрерывным гибким звеном (цепью), связанным через шарнирный узел с кареткой, подвижно соединенной с противовесом, установленным в направляющих и связанным через разомкнутое гибкое звено с колонной штанг. (RU 2150607, 10.06.2000)

Недостатки устройства:

- неудовлетворительная эксплуатационная надежность, обусловленная частыми выходами из строя катков, дорожек катков, каната и цепи вследствие больших удельных давлений, приводящих к интенсивному износу трущиеся и контактирующие поверхности упомянутых деталей;

- высокие эксплуатационные расходы из-за частых замен вышедших из строя деталей и узлов, проводимых на месте эксплуатации привода, а при капитальном ремонте - необходимостью транспортировки крупногабаритного привода на ремонтную базу;

- высокая удельная металлоемкость, обусловленная большой массой уравновешивающего груза и рамы (особенно при переходе на длинноходовые приводы) и консольным приложением силы на ось каретки от уравновешивающего груза относительно его центра масс и от цепи при рабочем ходе, приводящим к необходимости удлинения рамы по высоте при сохранении длины хода. Необходимо отметить, что расположение центра тяжести противовеса в плоскости, проходящей через ось непрерывного гибкого звена (цепи), не меняет схему приложения сил на ось каретки от противовеса и цепи, т.е. она остается консольной.

Известен привод скважинного штангового насоса, включающий корпус-опору, в котором установлены приводной вал с передающими крутящий момент элементами приводной передачи, расположенными симметрично, и ведомые соосные валы с элементами, принимающими крутящий момент, также расположенными симметрично, несущие на себе ведущие звездочки тяговой цепной передачи, кинематически связанные с ведомыми звездочками бесконечными цепями, установленными на параллельных соосных валах, причем цепи между собой связаны траверсой, звездочку-блочок, подшипники качения и гибкую тягу. (SU №1182198 A, 30.09.1985)

Недостатки устройства:

- неудовлетворительная надежность привода в тех случаях, когда тяговое усилие большое, а компенсирующее удлинение цепей устройства в конструкции не предусмотрено;

- при переходе на длинноходовые конструкции привода значительно возрастают эксплуатационные расходы, обусловленные тем, что выполнению ремонтных работ предшествуют операции по демонтажу и транспортировке привода на базу, а после ремонта - монтаж на месте эксплуатации;

- тяга во время работы совершает колебательное (маятниковое) движение, что приводит к усложнению конструкции устьевого уплотнения.

Задачей изобретения является создание привода, обладающего повышенной эксплуатационной надежностью и расширенной областью применения.

Указанная задача решается предлагаемым приводом скважинного штангового насоса, включающим корпус-опору, в котором установлены приводной вал с передающими крутящий момент элементами приводной передачи, расположенными симметрично, и ведомые соосные валы с элементами, принимающими крутящий момент, также расположенными симметрично, несущие на себе ведущие звездочки тяговой цепной передачи, кинематически связанные с ведомыми звездочками бесконечными цепями, установленными на параллельных соосных валах, причем цепи между собой связаны траверсой; звездочку-блочок, подшипники качения и гибкую тягу.

Новым является то, что в качестве элементов, передающих крутящий момент с приводного вала на ведомые валы приводной передачи, использованы звездочки, кинематически связанные между собой приводными цепями, а корпус-опора выполнен в виде опорной вышки, снабженной нижним и верхним основаниями, причем над нижним основанием расположены две висячие рамы-площадки одна над другой на тяговых и приводных цепях, а ниже верхнего основания - стационарная рама-площадка, на которой на соосных валах установлены ведомые звездочки цепной тяговой передачи, а ведущие звездочки ее установлены на верхней висячей раме-площадке на валах с консольными участками, на которых насажены ведомые звездочки приводной передачи, а ведущие звездочки последней установлены на общем валу, соединенном с редуктором-мультипликатором и электродвигателем-генератором, смонтированными на нижней висячей раме-площадке; висячие рамы-площадки автономно заякорены с помощью тяг через упругие амортизирующие элементы к нижнему основанию опорной вышки; звездочка-блочок разделяет гибкую тягу на две ветви, одна из которых расположена соосно с осью скважины и соединена с полированным штоком, а другая - с траверсой, причем ось симметрии цепной тяговой передачи проходит касательно делительной окружности звездочки-блочка; ступицы каждой ведомой звездочки приводной цепной передачи снабжены шлицами, пазы и выступы которых имеют форму "ласточкина хвоста", а ширина их пазов выполнена больше толщины выступов, расположенных на консольном участке вала, а в зазорах между стенками пазов и выступов размещены тонкостенные жесткие прокладки, фиксированные от продольного перемещения крышками.

На фиг.1 изображен общий вид привода.

На фиг.2 - вид на привод сбоку.

На фиг.3 - вид на нижнюю часть привода (фиг.1).

На фиг.4 - вид по стрелке А на фиг.3.

На фиг.5 - узел траверсы.

На фиг.6 - соединение ведомой звездочки приводной цепной передачи с валом.

На фиг.7 - разрез по Б-Б на фиг.6.

Привод включает опорную вышку 1, выполненную, например, в виде треноги, состоящей из секций 2 и 3, с нижним 4 и верхним 5 основаниями, стационарной рамой-площадкой 6 и висячими рамами-площадками 7 и 8.

На нижней висячей раме-площадке 8 смонтированы электродвигатель-генератор 9, редуктор-мультипликатор 10, а с ними на едином валу ведущие звездочки 11 и 12 приводной передачи.

На верхней висячей раме-площадке 7 установлены на консольных участках соосно расположенных валов ведомые звездочки 13 и 14 приводной передачи и ведущие звездочки 15 и 16 тяговой передачи.

На стационарной раме-площадке 6 на соосно расположенных валах смонтированы ведомые звездочки 17 и 18 тяговой передачи, соединенные с ведущими звездочками 15 и 16 бесконечными цепями 19 и 20, с которыми жестко связана траверса 21.

На верхнем основании 5 находится звездочка-блочок 22, разделяющая гибкую тягу на две ветви, одна из которых 23 (фиг.2) расположена соосно с осью скважины и соединена с полированным штоком 24, а другая 25 - с траверсой 21.

Висячие рамы-площадки 7 и 8 автономно с помощью тяг 26 (например, цепей) через упругие амортизирующие элементы 26а (например, тарельчатые пружины) заякорены к нижнему основанию 4 опорной вышки.

Ведущие звездочки 11 и 12 и ведомые звездочки 13 и 14 приводной передачи кинематически связаны между собой приводными цепями 27.

Траверса 21 (фиг.5) состоит из корпуса 28, в котором расположен подшипник качения 29, установленный на оси 30, входящей во фланцы 31 и 32, представляющие собой пластинки цепей. Корпус 28 соединен с гибкой тягой 25 с помощью вилки 33.

Ступицы ведомых звездочек 13 и 14 снабжены шлицами 34 (фиг.6 и 7), пазы 35 и выступы 36 которых имеют форму "ласточкина хвоста", причем ширина пазов 35 выполнена больше толщины выступов 36. В зазорах между стенками пазов и выступов шлицевого соединения размещены тонкие жесткие прокладки 37 с одинаковой толщиной набора, которые зафиксированы от продольного перемещения крышками 38.

С лицевой стороны секции 2 и 3 вышки 1 (фиг.1) снабжены связями 39.

Ось симметрии цепной тяговой передачи (19 и 20) проходит касательно делительной окружности звездочки-блочка 22.

Монтаж привода осуществляется в следующей последовательности.

Привод на объект привозят в разобранном виде. Устанавливают секцию 2 на фундаменты и к ней присоединяют секцию 3 с собранными на ней звездочками 17, 18 и 22. При этом связи 39 с секцией 2 и 3 сняты. Тяговые цепи 19 и 20 подвешивают на звездочки 17 и 18, гибкую тягу 23 перебрасывают через звездочку-блочок 22, одним концом соединяют с траверсой 21, а другой (свободный) конец привязывают к секции 3. Верхнюю раму-площадку 7 с собранными на ней деталями подвешивают на тяговые цепи 19 и 20 за ведущие звездочки 15 и 16. Нижнюю раму-площадку 8 с находящимися на ней деталями и комплектующими изделиями подвешивают на приводные цепи 27 за ведущие звездочки 11 и 12. Рамы-площадки 7 и 8 закрепляют к нижнему основанию 4 с помощью тяги 26. Связи 39 устанавливают на свои места.

Если траверса 21 имеет перекос относительно оси симметрии тяговых цепей 19 и 20, со ступиц ведомых звездочек 13 и 14 снимают крышки 38 и, переставляя одинаковое количество прокладок 37 из каждого паза с передней на тыльную или с тыльной на переднюю стороны, достигают устранения перекоса траверсы 21.

Свободный конец гибкой тяги 23 соединяют с полированным штоком 24. После этого привод готов к эксплуатации. Разборка привода осуществляется в обратной последовательности.

При капитальном ремонте скважины связи 39 снимают, звездочку-блочок 22 с валом передвигают дальше от лицевой стороны вышки 1 и закрепляют на новом месте.

Работа привода.

При движении полированного штока 24 с насосными штангами вверх электродвигатель-генератор 9 через муфту передает крутящий момент редуктору-мультипликатору 10, который, повышая его через муфту и вал 40, передает дальше звездочкам 11 и 12, каждая из которых принимает на себя половину мощности, выдаваемой редуктором 10. Передача крутящего момента от звездочек 11 и 12 к звездочкам 13 и 14 происходит через приводные цепи 27 и с повышением крутящего момента. Далее звездочки 15 и 16, приняв от звездочек 13 и 14 крутящий момент, приводят в движение тяговые цепи 19 и 20 и вместе с ними траверсу 21. Когда траверса в своем движении дойдет до нижнего крайнего положения, нагрузка на электродвигатель резко упадет, так как насосные штанги начинают опускаться вниз, после этого момента электродвигатель начинает работать в роли генератора. Сила от массы насосных штанг через траверсу 21 распределяется между тяговыми цепями 19 и 20 и создает крутящий момент на валах 42, 41 и 40, который снижается по мере приближения к электродвигателю-генератору, а частота вращения их повышается. В обмотках статора возникают электромагнитные силы, направленные против движения ротора. Вырабатываемый электродвигателем-генератором ток направляется в сеть.

Описываемый привод обладает повышенной эксплуатационной надежностью, т.к. в нем предусмотрена возможность устранения перекоса траверсы относительно оси симметрии тяговых цепей, приводящего к частым его поломкам. Обеспечивается возможность сохранения вертикального положения полированного штока относительно оси скважины, что резко повышает работоспособность устьевого сальникового уплотнения.

Привод скважинного штангового насоса, включающий корпус-опору, в котором установлены приводной вал с передающими крутящий момент элементами приводной передачи, расположенными симметрично, и ведомые соосные валы с элементами, принимающими крутящий момент, также расположенными симметрично, несущие на себе ведущие звездочки тяговой цепной передачи, кинематически связанные с ведомыми звездочками бесконечными цепями, установленными на параллельных соосных валах, причем цепи между собой связаны траверсой, звездочку-блочок, подшипники качения и гибкую тягу, отличающийся тем, что в качестве элементов, передающих крутящий момент с приводного вала на ведомые валы приводной передачи, использованы звездочки, кинематически связанные между собой приводными цепями, а корпус-опора выполнен в виде опорной вышки, снабженной нижним и верхним основаниями, причем над нижним основанием расположены две висячие рамы-площадки одна над другой на тяговых и приводных цепях, а ниже верхнего основания - стационарная рама-площадка, на которой на соосных валах установлены ведомые звездочки цепной тяговой передачи, а ведущие звездочки ее установлены на верхней висячей раме-площадке на валах с консольными участками, на которых насажены ведомые звездочки приводной передачи, а ведущие звездочки последней установлены на общем валу, соединенном с редуктором-мультипликатором и электродвигателем-генератором, смонтированными на нижней висячей раме-площадке, висячие рамы-площадки автономно заякорены с помощью тяг через упругие амортизирующие элементы к нижнему основанию опорной вышки, звездочка-блочок разделяет гибкую тягу на две ветви, одна из которых расположена соосно с осью скважины и соединена с полированным штоком, а другая - с траверсой, причем ось симметрии цепной тяговой передачи проходит касательно делительной окружности звездочки-блочка, ступицы каждой ведомой звездочки приводной цепной передачи снабжены шлицами, пазы и выступы которых имеют форму "ласточкина хвоста", а ширина их пазов выполнена больше толщины выступов, расположенных на консольном участке вала, а в зазорах между стенками пазов и выступов размещены тонкостенные жесткие прокладки, фиксированные от продольного перемещения крышками.