Групповой гидравлический привод скважинного штангового насоса
Изобретение предназначено для использования в области оборудования для добычи нефти, в частности в групповых гидравлических приводах штанговых насосов, применяемых в скважинах кустового расположения. Привод содержит по два силовых гидроцилиндра одностороннего действия для каждой пары кустовых скважин и гидрораспределительное устройство. Плунжер последнего установлен в корпусе с зазором, обеспечивающим возможность продольного перемещения, и образует камеры, соединенные каналами подвода с полостями гидроцилиндров и маслонасосом. Штоки насосных штанг соединены со штоками гидроцилиндров посредством цепей, огибающих систему звездочек. Один конец плунжера кинематически связан через пружины сжатия, каретку и дополнительный шток с поршнем одного из гидроцилиндров. Привод снабжен дозирующим маслонасосом. Обеспечивает повышение эксплуатационной надежности, кпд и упрощает конструкцию. 2 ил.
Изобретение относится к оборудованию для добычи нефти, в частности к групповым гидравлическим приводам штанговых насосов, применяемых в скважинах кустового расположения.
Известен групповой привод скважинных штанговых насосов, состоящий из приводных цилиндров с поршнями и штоками, силового насоса, управляемых гидрораспределителей и вентилей, устройства компенсации утечек, доуравновешивающего устройства и предохранительного клапана (1).
К недостаткам устройства относятся:
- сложная конструкция привода, включающего в себя большое количество гидравлических оборудования и аппаратуры, изготавливаемых с высокой точностью;
- большие эксплуатационные расходы, обусловленные частыми профилактическими осмотрами и тем, что для обслуживания привода необходимо привлечение высококвалифицированных специалистов;
- неудовлетворительная эксплуатационная надежность вследствие большого количества оборудования, входящего в конструкцию и взаимосвязанного между собой;
- неудовлетворительный коэффициент полезного действия (кпд) из-за потерь давления при прохождении рабочей жидкости по многочисленным каналам оборудования.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является групповой гидравлический привод скважинных штанговых насосов, содержащий два силовых гидроцилиндра одностороннего действия с поршнем и штоком для каждой пары кустовых скважин, насосные штанги с полированным штоком, гидрораспределительное устройство, включающее корпус, соединенное каналами подвода с полостями гидроцилиндров и основным маслонасосом, накопительную емкость и редукционный клапан (2).
Основными недостатками устройства являются:
- неудовлетворительная эксплуатационная надежность, обусловленная отсутствием возможности компенсации утечек рабочей жидкости, обязательно присутствующей при работе устройства, что приводит к нарушению его работы;
- низкий кпд, вследствие применения струйных насадок, имеющих низкий кпд;
- сложность конструкции, обусловленная наличием механизмов регулирования сопел струйных насадок.
Задачей изобретения является создание привода, обладающего относительно высокой эксплуатационной надежностью, высоким кпд и упрощенной конструкцией.
Указанная задача решается предлагаемым групповым гидравлическим приводом скважинного штангового насоса, содержащим два силовых гидроцилиндра одностороннего действия с поршнем и штоком для каждой пары кустовых скважин, насосные штанги с полированным штоком, гидрораспределительное устройство, включающее корпус, соединенное каналами подвода с полостями гидроцилиндров и основным маслонасосом, накопительную емкость и редукционный клапан.
Новым является то, что силовые гидроцилиндры расположены перпендикулярно к осям скважин, а их штоки соединены с полированньми штоками насосных штанг посредством цепей, огибающих звездочки, верхние из которых установлены выше верхнего положения полированных штоков, а нижние - с возможностью обеспечения соосности цепей и штоков силовых гидроцилиндров; гидрораспределительное устройство снабжено двухступенчатым плунжером, установленным в корпусе, каждая ступень которого состоит из цилиндрического участка с присоединенным к нему с обеих сторон участков в виде усеченных конусов, направленных малыми основаниями в противоположные стороны; ступени плунжера жестко соединены между собой и установлены внутри корпуса с зазором, обеспечивающим возможность продольного перемещения и образуют с ним камеры, идентичные по форме профилю плунжера по диаметру и длине его ступеней, причем камеры, расположенные в зоне цилиндрических участков, сообщены каналами подвода с полостями силовых гидроцилиндров, а камера между ступенями и камеры за пределами ступеней - с основным маслонасосом; противоположные конечные конусные участки плунжера снабжены направляющими, одна из которых кинематически связана через пружины сжатия и каретку с дополнительным штоком, соединенным с поршнем одного из силовых гидроцилиндров; снабжен дозирующим маслонасосом, нагнетательная линия которого через обратный клапан соединена с линией основного маслонасоса, а через редукционный клапан - с накопительной емкостью.
На фиг.1 изображена принципиальная схема конструкции предлагаемого привода;
на фиг.2 - продольный разрез гидрораспределительного устройства.
Предлагаемый привод состоит (фиг.1) из силовых гидроцилиндров 1 и 2 с поршнями 3 и 4 и штоками 5 и 6, установленных около скважин 7 и 8 перпендикулярно их оси. Штоки гидроцилиндров 5 и 6 соединены цепями 9 и 10, перекинутые через звездочки 11, 12, 13 и 14 с полированными штоками 15 и 16, в свою очередь соединенными с колоннами насосных штанг (не показано). Верхние звездочки 12 и 14 установлены выше верхнего положения полированных штоков, а нижние 11 и 13 - с возможностью обеспечения соосности цепей и штоков гидроцилиндров.
Привод содержит также гидрораспределительное устройство 17, соединенное каналами подвода с основным маслонасосом 18.
Гидрораспределительное устройство 17 (фиг.2) включает в себя корпус 19, в котором установлен двухступенчатый плунжер 20, каждая ступень которого состоит из цилиндрического участка 21 и конусных участков 22. Плунжер 20 установлен внутри корпуса с зазором и образует с ним камеры, идентичные по форме профилю плунжера по диаметру и длине его ступеней. Ступени плунжера соединены между собой жестко, а их противоположные конечные конусные участки снабжены направляющими 23 и 24, первая 23 из которых снабжена буртиками 25 и 26 (фиг.1) с пружинами сжатия 27 и 28 и кинематически связана с кареткой 29, соединенной в свою очередь со штоком 30, связанным поршнем 3 гидроцилиндра 1.
Камеры гидрораспределительного устройства “б” и “ж” (фиг.2), расположенные в зоне цилиндрических участков, связаны трубопроводами 31 и 32 с полостями гидроцилиндров 1 и 2, камера “а” и камеры “к” и “н” трубопроводами 33, 34 и 35 - с маслонасосом 18. Устройство 17 снабжено уплотнениями 36 и 37. Привод снабжен дозирующим маслонасосом 38 (фиг.1), нагнетательная линия 39 которого через обратный клапан 40 соединена со всасывающей линией основного маслонасоса 18, а через редукционный клапан 41 с накопительной емкостью 42.
Работа привода осуществляется в следующей последовательности.
Маслонасос 18 нагнетает по трубопроводу 33 рабочую жидкость в полость “а” устройства 17, откуда она по зазору между корпусом и плунжером попадает в полость “б” и оттуда по трубопроводу 31 направляется в полость “в” гидроцилиндра 2. Одновременно из полости “г” гидроцилиндра 1 рабочая жидкость под действием массы колонны насосных штанг по трубопроводу 32 (под давлением) направляется в полость “ж”, а потом - в полость “н”, из которой по трубопроводу 34 поступает во всасываемую линию маслонасоса 18. В результате происходит подъем колонны насосных штанг в скважине 8 на длину полированного штока и соответственно подъем жидкости и опускание колонны насосных штанг в скважине 7.
С момента, когда каретка 29 коснется левой пружины сжатия 28, последняя начинает сжиматься и продолжается это до тех пор, пока упругие силы ее не преодолеют силы сопротивления со стороны полости “н”. После чего плунжер 20 перемещается влево и займет позицию, при которой рабочая жидкость из полости “а” попадает в полость “ж” и оттуда по трубопроводу 32 - в полость “г” гидроцилиндра 1. Одновременно из полости “в” гидроцилиндра 2 рабочая жидкость по трубопроводу 31 направляется в полость “б”, а оттуда в полость “к” и дальше по трубопроводу 35 во всасывающую линию маслонасоса 18. В дальнейшем цикл повторяется.
При работе привода имеют место утечки рабочей жидкости в системе гидроцилиндра, гидрораспределительного устройства и линии подвода. Компенсация утечек из системы осуществляется с помощью дозировочного маслонасоса 38, который нагнетает рабочую жидкость во всасывающую линию маслонасоса 18 тогда, когда в ней давление становится меньше давления, создаваемого массой колонны насосных штанг. До этого момента рабочая жидкость, проходя редукционный клапан 41, выбрасывается в накопительную емкость 42.
Ввод в конструкцию привода устройства для компенсации утечек и гидрораспределительного устройства, обеспечивающего малые потери давления, повышают его эксплуатационную надежность. Повышается также кпд благодаря тому, что уплотнительные поверхности между корпусом и плунжером в гидрораспределительном устройстве выполнены конусными, а каналы подвода имеют плавные переходы.
Использованная информация
1. А.С. №1174594, МКИ 4 F 04 B 47/00, 1985 (аналог).
2. А.С. №1286810, МКИ 4 F 04 B 47/00, 47/04, 1987 (прототип).
Формула изобретения
Групповой гидравлический привод скважинного штангового насоса, содержащий два силовых гидроцилиндра одностороннего действия с поршнем и штоком для каждой пары кустовых скважин, насосные штанги с полированным штоком, гидрораспределительное устройство, включающее корпус, соединенное каналами подвода с полостями силовых гидроцилиндров и основным маслонасосом, накопительную емкость и редукционный клапан, отличающийся тем, что силовые гидроцилиндры расположены перпендикулярно к осям скважин, а их штоки соединены с полированными штоками насосных штанг посредством цепей, огибающих звездочки, верхние из которых установлены выше верхнего положения полированных штоков, а нижние - с возможностью обеспечения соосности цепей и штоков силовых гидроцилиндров; гидрораспределительное устройство снабжено двухступенчатым плунжером, установленным в корпусе, каждая ступень которого состоит из цилиндрического участка с присоединенным к нему с обеих сторон участков в виде усеченных конусов, направленных малыми основаниями в противоположные стороны; ступени плунжера жестко соединены между собой и установлены внутри корпуса с зазором, обеспечивающим возможность продольного перемещения и образуют с ним камеры, идентичные по форме профилю плунжера по диаметру и длине его ступеней, причем камеры, расположенные в зоне цилиндрических участков, сообщены каналами подвода с полостями силовых гидроцилиндров, а камера между ступенями и камеры за пределами ступеней с основным маслонасосом; противоположные конечные конусные участки плунжера снабжены направляющими, одна из которых кинематически связана через пружины сжатия и каретку с дополнительным штоком, соединенным с поршнем одного из силовых гидроцилиндров, при этом привод снабжен дозирующим маслонасосом, нагнетательная линия которого через обратный клапан соединена со всасывающей линией основного маслонасоса, а через редукционный клапан - с накопительной емкостью.
