Привод скважинной штанговой насосной установки

Привод скважинной штанговой насосной установки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Социалистическик

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (И) М.Кл.з

F 04 В 47/02 (22) Заявлено 030680 (21) 2924655/25-06 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет -

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 15.0183. Бюллетень ¹ 2 (33) УДК 621 ° 651 (088. 8) Дата опубликования описания 15.01.83 (72) Авторы изобретения

Э.С. Ибрагимов, A.М. Рабинович, И.A и В.В. Вашатовский (71) Заявитель (54) ПРИВОД СКВАЖИННОЙ ШТАНГОВОЙ НАСОСНОЙ

УСТАНОВКИ жесткой,-что .определяет и ее большую массу, Это, в свою очередь, способствует также увеличению размеров фундамента и его массы.

Цель.; изобретения - повышение надежности, уменьшение массы привода и фундамента.

Указанная цель достигается тем, что в приводе скважинной штанговой насосной установки, содержащем фундамент, несущую мачту, расположенные на ее вершине реверсивный двигатель и два вращающихся элемента с размеценными на них гибкими звеньями, 15 конц которых шарнирно соед невы с одной стороны с противовесом, а с другой — с соосной скважине траверсой, связанной с колонной насосных штанг, центры шарниров смещены-относительно вертикалей, касательных к рабочей поверхности вращающихся элементов, а траверса связана с реверсивным двигателем .посредством несамотормозящегося винтового механизма, 2э размещенного внутри мачты, причем вращающиеся элементы и шарниры расположены симметрично относительно оси скважины в совпадающей с ней плоскости, а противовес выполнен

З0 рхватывакицим несущую мачту.

Изобретение относится к технике для добычи нефти, в частности к приводу скважинных штанговых насосных установок и может быть использовано при добыче пластовых жидкостей из нефтяных и других скважин.

Известен привод скважинной штанговой насосной установки, содержащий фундамент, несущую мачту, расположенные на ее вершине реверсивный двигатель и два вращающихся элемента с размещенными на них гибкигли звеньями, концы которых шарнирно соединены с одной стороны с противовесом; а с другой — с соосной скважине траверсой связанной с колонной насосныхгггтант(1).

Недостатками известного привода скважинной штанговой установки являются низкая надежность ввиду использования в ней четырех гибких звеньев и значительная собственная масса, связанная с большими габаритными размерами вращающихся элементов и вала, . на котором они установлены. Кроме того, расположение траверсы и колонны насосных штанг с внешней стороны несущей мачты ведет к нагружению последней эксцентричной динамической нагрузкой, для восприятия которой несущая мачта выполнена прочной и

Гудей нов . г

/

- Ъ

989139

Реверсивный двигатель выполнен с полым ротором, охватывающим винт винтового механизма.

Кроме того, привод снабжен трубчатым стояком, установленным. внутри несущей мачты, выполненной в виде 5 трубы, с образованием кольцевой полости для смазки, а винт винтового механизма выполнен полым, охватывающим стояк, На фиг. 1 схематично представлен 10 привод скважинной штанговой насосной установки, разрезу на фиг. 2 — сечение A-A на фиг. 1; на фиг. 3 — сечение Б-Б на;фиг.1.

Привод скважинной штанговой насос-15 ной установки состоит из реверсивного двигателя, например встроенного электродвигателя 1, имеющего статор 2 и полый ротор 3, соосно связанный с гайкой 4, например шариковинтовой, несамотормозящегося винтового механизма (не обозначен), охватывающий винт

5, взаимодействующий с упомянутой гайкой. Винт 5 жестко и соосно прикреплен к соосной со скважиной траверсе б, вращение которой стопорится направляющими 7 посредством катков 8, имеющих, подшипники 9, одетые на цапфы 10 траверсы. Направляющие 7 прикреплены к несущей мачте 11 и параллельны оси скважины. Траверса 6 30 посредством имеющих возможность качания вокруг пальцев 12 шарниров 13 и гибких звеньев 14, перекинутых через вращающиеся элементы-шкивы 15, имеющие воэможность свободно враща- 35 ться на осях 16 связана с притивове.сом 17, охватывающим несущую мачту

11, на котором установлен управляющий элемент 18. Оси 16 связаны с несущей мачтой 11 посредством кронштей-40 нов 19, причем центры шарниров 13 (пальцев 12) смещены относительно вертикалей, касательных к рабочей поверхности шкивов 15. Это обеспечивает изменение углов, образуемых 45 между ветвями гибких звеньев 14 и вертикалями, проходящими через указанные центры шарниров 13, при движении траверсы б (противовеса 1?).

Шкивы 15 и центры шарниров 13 на концах гибких звеньев 14, а также сами гибкие звенья 14 расположены в плоскости, с которой совпадает ось скважины, причем шкивы 15, крепящие гибкие звенья 14 к траверсе 6, и шарниры 13,. крепящИе гибкие звенья 14 к противовесу 17, симметричны относительно оси скважины. Такое расположение элементов привода обеспечивает симметричное распределение усилий при выполнении противовеса. 17 сим- 60 метричным относительно оси скважины и отсутствие эксцентричной нагрузки на несущую мачту 11. Несамотормозящаяся гайка 4 вместе с полым ротором 3 установлена в подшипниках 20 и соос- 65 на со скважиной вследствие соосности с винтом 5, который посредством штока 21, муфты 22 и полированного штока,23 связан с колонной насосных штанг (не показана). Несущая мачта

11 посредством пьедестала 24,внутри которого размещается устьевой сальник 25, соосно установлена на обсадной колонне 26 скважины и имеет лапы

27 с катками 28, опирающимися на рельсы 29, уложенные на фундаменте 30.

На боковой поверхности пьедестала

24 имеется вырез 31, обеспечивающий доступ к устьевому сальнику 25 и пропускающий последний при смещении привода по рельсам 29. На несущей мачте 11 установлены датчики реверса 32, связанные с блоком управления 33. двигателя 1. Винтовой механизм защищен от дождя трубчатым кожухом 34, установленными над двигателем. Для регулирования уравновешивания .на противовесе 17 уложен набор съемных грузов 35.

Несущая мачта 11 выполнена в виде

-трубы и имеет кольцевое днище 36 с прикрепленным к нему трубчатым стояком 37 размещенным в полости

38 винта 5 и образующим вместе с несущей мачтой 11 кольцевую полость

39, частично заполняемую смазочным материалом. Шкивы 15 частично входят внутрь несущей мачты 11 через прорези 40 „ выполненные вдоль ее образующих, и прикрыты от дождя и пыли козырьками 41. Таким образом, механизм привода предохраняется от атмосферных воздействий и обеспечивается удержание смазочного материала.

Привод работает следующим образом.

Полый ротор 3, взаимодействуя cQ статором 2, вращается совместно с несамоториозящейся гайкой 4, сообщающей поступательное движение винту 5, вместе с которым движется траверса б, катки 8 которой упираются в направляющие 7 и катятся по ним, предохраняя ходовой винт от вращения.

Движущиеся вместе с траверсой б шарниры 13 передают это движение гибким звеньям 14, .огибающим шкивы 15, вращающиеся на осях 16 и вызывающим движение противовеса 17 в направлении, противоположном движению винта 5, свя>занного с колонной насосных штанг и траверсой б . В частности, при движении винта 5 (колонны насосных штанг и траверсы) вниз, противовес 17 поднимается. При достижении управляющим элементом 18 положения, обеспечийающего срабатывание верхнего датчика реверса 32, управляющий сигнал, возникающий при срабатывании последнего, воздействует на блок управления 33 и отключает питание двигателя 1. По мере движения угол между ветвями гибких звеньев 14, связанными с притиво989139 весом 17, увеличивается и, соответ-. ственно, увеличивается натяжение гибких звеньев. В то же время, угол между ветвями гибких звеньев 14, связанными с траверсой б, уменьшается и, соответственно, увеличивается

-приложенная к траверсе б .вертикальная равнодействующая от натяжения гибких звеньев — уравновешивающая сила. Таким образом, по мере движения винта 5 вниз уравновешивающая сила увеличивается, что замедляет, после отключения питания двигателя, движение-винта, продолжающееся вследствие инерции движущихся частей привода и колонны насосных штанг до полной остановки, после чего, вследствие избыточного уравновешивания, начинается движение винта 5 вверх и соответствующее раскручивание несамотормозящейся гайки 4 с полым ротором 3. Затем, при взаимодействии управляющего элемента 18 с верхним датчиком реверса 32, включается питание двигателя, причем направление вращения его полого ротора

3 соответствует движению винта 5 вверх. По мере этого движения угол между. ветвями гибких звеньев 14, связанными с противовесом 17, уменьшается и, соответственно, уменьшается натяжение гибких звеньев. В то же время, уГол между ветвями гибких звеньев 14, связанными с траверсой б увеличивается и, соответственно, уменьшается уравновешивающая сила, что замедляет до полной остановки движение винта 5, продолжающееся вследствие инерции движущихся частей привода и колонны насосных штанг, после отключения питания двигателя при взаимодействии управ,ляющего элемента 18 с нижним датчи.; ком реверса 32. После этого, вслед-, ствие неполного уравновешивания начинается движение винта 5 вниз и соответствующее раскручивание несамотормозящейся гайки 4 с полым рото- ром 3, а затем — запуск двигателя 1 в направлении, соответствующем движе нию винта. Изменение углов глежду ветвями гибких звеньев 14 без перегибов последних обеспечивается шарнирами 13, совершающими качательное .движение вокруг пальцев 12. В нижнем положении винта 5 его нижняя часть и траверса б с установленными на ней элементами погружаются в смазку, которая в верхнем положении винта 5 попадает на рабочие поверхности несамотормозящейся гайки 4, откуда разносится по всей длине винта и, стекая с него, смазывает подшипники 20, после чего возвращается в полость 39.

Изменение числа ходов осуществляется путем изменения числа оборотов двигателя 1, а изменение длины хода; сменными гибкими звеньями 14 и переность °

Формула изобретения

1. Привод скважинной штанговой насосной установки, содержащий фунда мент, несущую мачту, расположенные на ее вершине реверсивный двигатель и два вращающихся элемента с размещенными на них гибкими звеньями, концы которых шарнирно соединены с одной стороны с противовесогл, а с другой — с соосной скважине траверсой, связанной с колонной насосных штанг, отличающийся тем, что, б0 с целью повышения надежности, уменьшения массы привода и фундаглента, центры шарниров сглещены относительно вертикалей, касательных к рабочей поверхности вращающихся элементов, 5 а траверса связана с реверсивным дви5

35 мещением датчиков реверса 32. При необходимости проведения ремонтных:работ на скважине, траверсу. б приводят в крайнее возможное нижнее положение, при котором муфта 22 опускается в полость пьедестала 24 и опирается на устьевой сальник 25, после .этого шток 21 отсоединяют от муфты 22, а пьедестал 24 — от обсадной колонны 2б.

Привод, опирающийся на катки 28, откатывают по рельсам 29 в сторону от скважины. При этом устьевой сальник 25 и муфта 22 проходят .через вырез 31 пьедестала, перемещающегося вглесте с приводом.

Изобретение позволяет значительно уменьшить массу привода, (уменьшится расход металла на его изготовление), облегчает транспортировку и уменьшает стоимость. Кроме того, фундамент привода выполняет лишь вспомогательные функции, .а его размеры, масса и стоимость значительно ниже.

Эти факторы, а также минимальная при. скважинная площадь, занимаемая описанным приводом и высокое расположение двигателя, делают его применение особенно перспективным. в нефтяных районах,.для которых характерны низкие несущие свойства грунтов, кустовое расположение скважин, при котором имеется минимум прискважинной площади и затопляемость местности.

Привод имеет достаточно высокий КПД, несмотря на реверсивный принцип рабо ты двигателя вследствие того, что. предусмотрено накопление энергии движущихся частей при торможении и использование ее в процессе реверса.

Применение в приводе встроенного электродвигателя позволяет осуществлять его управление серийно выпус-. каемыми пусковыми тиристорными устройствами, обеспечивающими достаточно высокую надежность и долговеч989139 гателем посредством несамотормозящетося вийтового механиэгла, размещенного внутри мачты, причем вращающиеся элементы и шарниры расположены симметрично относительно оси скважины в совпадающей .с ней плоскости, 5 противовес выполнен охватывающим несущую мачту.

2. Привод по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что реверсивный двигатель выполнен с полым ротором, 10 охватывающим винт винтового механиз-ма.

3. Привод по пп. 1: и 2, о т л и ч а ю шийся тем, что он снабжен трубчатым стояком, установлеиным внутри несущей мачты, выполненной в виде трубы .с образованием кольцевой полости "для смазки, а винт механизма выполнен полым, охватывающим стояк.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Р 3595117, кл. 74-89 22, 1973.

9891 39

Заказ 11055/47. Тираж 663

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делагл изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Э. Гинзбург

Редактор Л. Авраменко Техред T.Ôàíòà . Корректор A.Ôåðåíö