Привод скважинного штангового насоса

Привод скважинного штангового насоса

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к техническим средствам для подъема жидкости из скважин, и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности для добычи нефти скважинными штанговыми насосами.

Известен привод скважинного штангового насоса, содержащий двигатель, механизм, преобразующий вращательное движение в возвратно-поступательное, включающий ведущий шкив и криволинейный направляющий элемент, охваченные непрерывным гибким звеном, связанным с кареткой, соединенной с противовесом, установленным в направляющих и связанном через разомкнутое гибкое звено с колонной штанг, с центром тяжести противовеса, расположенным в плоскости, проходящей через ось непрерывного гибкого звена, причем привод может иметь криволинейную поверхность направляющего элемента, взаимодействующую с непрерывным гибким звеном, выполненную с переменным радиусом кривизны (RU №2150607, 10.06.2000).

Недостатком привода является невозможность изменения длины хода штанг. Изменение объема добываемой жидкости у подобных приводов возможно только за счет частоты питающего напряжения. Частотные преобразователи имеют высокую стоимость и чем мощнее привод, тем дороже преобразователь. Однако не всегда удается добиться необходимой степени отбора жидкости изменением частоты питающего напряжения. В таких случаях возникает необходимость производить замену привода, что приводит к дополнительным материальным затратам.

Известен также привод скважинного штангового насоса, 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, охваченные гибким непрерывным звеном, связанным с кареткой, соединенной с противовесом, установленным в направляющих и связанным через гибкое звено с колонной штанг (RU №2200876, 20.03.2003).

Недостатком привода является фиксированная длина хода колонны штанг, невозможность ее изменения.

Технической задачей изобретения является осуществление возможности изменения длины хода колонны штанг без увеличения металлоемкости и энергоемкости привода, а также уменьшение трения.

Поставленная техническая задача достигается тем, что привод скважинного штангового насоса, 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, охваченные гибким непрерывным звеном, связанным с кареткой, соединенной со сборным противовесом, установленным в направляющих и связанным посредством узла подвески с колонной штанг, а также шкалу делений, содержит два спаренных механизма преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное, связанных с кареткой, содержащей две пары шкивов, охваченных гибкими непрерывными звеньями, с тормозными устройствами, работающими в противофазе и связанными с механизмом управления, взаимодействующим с ограничителями хода, а узел подвески выполнен самоориентирующимся. Тормозные устройства выполнены в виде барабанов, охваченных подпружиненными ленточными тормозами, взаимодействующими с кулачками. Механизм управления тормозными устройствами содержит пантограф с пружиной, связанный с кулачками с возможностью переключения в крайние устойчивые положения посредством рычага. Узел подвески колонны штанг содержит колесо, подвижно размещенное на кронштейне, шарнирно соединенном с пластиной, жестко закрепленной на каретке, причем колонна штанг соединена с осью колеса. Привод содержит механизм натяжения гибкого непрерывного звена и компенсации динамических нагрузок, выполненный в виде пружин, связанных с криволинейным направляющим элементом с постоянным радиусом кривизны.

Анализ известных аналогичных решений позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с отличительными признаками в заявляемом устройстве, т.е. о соответствии заявляемого решения критериям «новизна» и «изобретательский уровень».

На фиг.1 изображен общий вид устройства, а - вид сзади, б - вид сбоку.

На фиг.2 - вид спереди без узла подвески.

На фиг.3 - укрупненное изображение каретки.

Привод скважинного штангового насоса (см. фиг.1) содержит установленное на железобетонной плите 1 основание 2 с регулируемой опорой 3, раму 4 с размещенными на ней редуктором 5, приводимое в движение двигателем 6, сдвоенный механизм, преобразующий вращательное движение в возвратно-поступательное, включающий два ведущих шкива 7, два ведомых шкива 8, охваченных непрерывными гибкими звеньями 9, взаимодействующими с кареткой 10 посредством шкивов 11 и 12. Постоянное натяжение гибких звеньев 9 и компенсация динамических нагрузок осуществляется пружинами 13. Каретка 10 размещена в стойках 14, 15 с возможностью перемещения по вертикали посредством роликов 16 и соединена гибким звеном 17, 18 с противовесами 19, 20, которые имеют возможность перемещаться на роликах 21, 22 вдоль стоек 14,15, стойка 15 содержит шкалу делений 23. Противовесы 19, 20 выполнены сборными. Шкивы 11 и 12 жестко насажены на соответствующие оси с тормозными барабанами 24, 25 (см. фиг.3), охваченными ленточными тормозами 26 и 27 соответственно. Ленточные тормоза 26 и 27 содержат кулачки 28 и 29, соединенные с пантографом 30 с пружиной 31, переключаемым в крайние устойчивые положения посредством рычага 32 при взаимодействии с ограничителями 33 и 34, размещенными на стойках 14, 15. Узел подвески (см. фиг.1, б) колонны штанг выполнен самоориентирующимся и содержит колесо 35, подвижно размещенное на кронштейне 36, шарнирно соединенном с пластиной 37, жестко закрепленной на каретке 10.

Устройство работает следующим образом:

Предварительно подготавливают площадку перед скважиной, то есть выравнивают и приближают к горизонтальной плоскости. Укладывают железобетонную плиту 1, затем привод скважинного штангового насоса в сборе доставляют к скважине и устанавливают таким образом, чтобы обеспечить достаточное пространство для проведения ремонта, а узел подвески привода находится над осью скважины (на фиг. не показано). После чего при помощи регулируемых опор 3 привод устанавливают строго вертикально. Колонну штанг с помощью колеса 35 подвешивают на кронштейне 36, установив его в плоскости, проходящей через ось скважины. Размещают необходимое количество контргрузов в противовесах 19, 20.

После завершения установки и регулировки запускается двигатель 6, передающий вращательное движение ведущим 7 и через непрерывные гибкие звенья 9 ведомым шкивам 8.

Поступательное движение непрерывного гибкого звена 9 влечет за собой движение каретки 10 благодаря заторможенным шкивам 11. Шкивы 11 перестают вращаться, как только срабатывает ленточный тормоз 26.

На фиг.3 показан момент, при котором шкивы 11 заторможены, а шкивы 12 расторможены и вращаются, каретка 10 движется вверх. Дойдя до ограничителя 33, рычаг 32 переключает пантограф 30 в противоположное устойчивое положение и фиксирует его с помощью пружины 31. Происходит одновременное растормаживание шкива 11 и затормаживание шкива 12. При этом шкив 11 начинает вращаться, а шкив 12 не вращается и каретка 10 продолжает движение уже в обратном направлении. Дойдя до нижнего ограничителя 34, рычаг 32 переключает пантограф 30 в противоположное устойчивое положение и фиксирует его с помощью пружины 31 и далее процесс продолжается. Возможные динамические нагрузки компенсируются с помощью пружин 13, которые одновременно обеспечивают необходимое натяжение гибких непрерывных звеньев 9. Изменяя расстояние между ограничителями 33 и 34, перемещая их по шкале делений 23, можно установить необходимую длину хода колонны штанг. Самоориентирующаяся подвеска колонны штанг позволяет автоматически выдерживать необходимое направление полированного штока, тем самым снижая трение и износ элементов.

Привод скважинного штангового насоса предлагаемой конструкции повышает надежность, снижает энергетические затраты на трение и преодоление изгибающих моментов, возникающих от перекоса штанг. Все это в совокупности позволяет значительно снизить материальные затраты на эксплуатацию и обслуживание предлагаемого привода.

1. Привод скважинного штангового насоса, 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, охваченные гибким непрерывным звеном, связанным с кареткой, соединенной со сборным противовесом, установленным в направляющих и связанным посредством узла подвески с колонной штанг, а также шкалу делений, отличающийся тем, что привод содержит два спаренных механизма преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное, связанных с кареткой, содержащей две пары шкивов, охваченных гибкими непрерывными звеньями, с тормозными устройствами, работающими в противофазе и связанными с механизмом управления, взаимодействующим с ограничителями хода, а узел подвески выполнен самоориентирующимся.

2. Привод по п.1, отличающийся тем, что тормозные устройства выполнены в виде барабанов, охваченных подпружиненными ленточными тормозами, взаимодействующими с кулачками.

3. Привод по п.1, отличающийся тем, что механизм управления тормозными устройствами содержит пантограф с пружиной, связанный с кулачками с возможностью переключения в крайние устойчивые положения посредством рычага.

4. Привод по п.1, отличающийся тем, что узел подвески колонны штанг содержит колесо, подвижно размещенное на кронштейне, шарнирно соединенном с пластиной, жестко закрепленной на каретке, причем колонна штанг соединена с осью колеса.

5. Привод по п.1, отличающийся тем, что он содержит механизм натяжения гибкого непрерывного звена и компенсации динамических нагрузок, выполненный в виде пружин, связанных с криволинейным направляющим элементом с постоянным радиусом кривизны.