Гидропривод глубинного штангового насоса

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при добыче пластовых жидкостей из скважин, а также в водоснабжении и откачке из скважин минеральных вод и рассолов. Гидропривод глубинного штангового насоса содержит гидробак, силовой гидронасос, силовой гидроцилиндр, гидрораспределитель, гидроаккумулятор, преобразователь давления, маслопроводы. Гидропривод снабжен двумя гидробаками, полости которых через гидрозамок и гидрораспределитель сообщены с поршневой полостью силового гидроцилиндра и через запорный кран с силовым гидронасосом. В качестве преобразователя давления применен блок-мультипликатор, состоящий из гидромотора и гидронасоса, рабочий объем которого меньше рабочего объема гидромотора в два раза. В гидросистему включен регулятор потока, сообщенный со штоковой полостью гидроцилиндра и через гидрозамок с гидроаккумулятором. Снижаются габариты, трудоемкость изготовления пар цилиндр-поршень преобразователя, обеспечивается плавность хода плунжера силового цилиндра вверх при суммировании потоков рабочей жидкости от насоса и гидроаккумулятора, обеспечивается регулирование рабочего давления в гидросистеме и аккумуляторе при изменении величины нагрузки от колонны насосных штанг и величины рабочего хода насосных штанг. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может использоваться при добыче пластовых жидкостей из скважин. Возможно ее применение в водоснабжении и откачке из скважин минеральных вод и рассолов.

Известен гидропривод глубинного штангового насоса по а.с. SU 1439283, опубл. 23.11.1988 г. Гидропривод содержит приводной цилиндр, поршень которого посредством штока соединен с колонной насосных штанг, связанной с плунжером штангового насоса, уравновешивающий цилиндр, поршень которого связан с колонной насосных труб, силовой насос, реверсивный гидрораспределитель, редукционный и обратный клапаны, а также подводящий маслопровод приводного цилиндра. Штоковые полости приводного и уравновешивающего цилиндра сообщены между собой, а бесштоковая полость уравновешивающего цилиндра через реверсивный гидрораспределитель сообщена с баком рабочей жидкости.

К недостаткам известного гидропривода относятся:

- сложность регулирования нагрузки приводного насоса при опускании штанг в момент запуска установки, что обусловлено значительной разницей нагрузок на подвеске при ходе вверх и вниз и наложением сил, обусловленных колебаниями динамического уровня жидкости в скважине;

- увеличенный вертикальный габарит установки, который обусловлен последовательным сочленением рабочего и уравновешивающего цилиндров;

- пониженная надежность работы, обусловленная недостаточной точностью синхронизации работы приводного и уравновешивающего цилиндров.

Известен гидропривод глубинного штангового насоса по патенту RU 2072451, опубл. 01.27.97 г, принятый заявителем в качестве прототипа.

Гидропривод содержит гидробак, приводной насос, силовой цилиндр, плунжер которого соединен с траверсой и подвеской, соединенной с колонной насосных штанг. Траверса выполнена с возможностью перемещения по направляющим. Силовой гидроцилиндр через маслопроводы и два гидрораспределителя соединен с гидроаккумулятором и преобразователем давления, выполненным в виде цилиндра с поршнем и штоком, соединенным с плунжером вспомогательного цилиндра.

Отличительной особенностью известного гидропривода является наличие в системе преобразователя давления рабочей жидкости в гидроаккумуляторе, обеспечивающего аккумуляцию энергии за счет массы штанг глубинного насоса при их перемещении вниз.

Недостатками прототипа являются:

- значительные габариты и металлоемкость преобразователя давления;

- значительная трудоемкость изготовления пар цилиндр-поршень преобразователя ввиду того, что внутренние поверхности цилиндров и наружные поверхности поршня и плунжера должны быть выполнены с высокими чистотой и точностью диаметральных размеров;

- отсутствие в гидросистеме регулирующего устройства, обеспечивающего плавность хода плунжера силового цилиндра вверх при суммировании потоков рабочей жидкости от насоса и гидроаккумулятора;

- невозможность регулирования рабочего давления в гидросистеме и аккумуляторе при изменении величины нагрузки от колонны насосных штанг;

- невозможность регулирования величины рабочего хода насосных штанг;

- повышенный износ гидроаппаратуры из-за отсутствия в гидросистеме фильтрующего устройства;

- отсутствие в гидросистеме средств контроля температуры, давления и уровня рабочей жидкости в гидробаке.

Техническим результатом заявленного изобретения является устранение указанных недостатком прототипа.

Технический результат достигается тем, что в гидроприводе глубинного штангового насоса, содержащем гидробак, силовой гидронасос, силовой гидроцилиндр, гидрораспределитель, гидроаккумулятор, преобразователь давления, маслопроводы, согласно изобретению гидропривод снабжен двумя гидробаками, полости которых через гидрозамок и гидрораспределитель сообщены с поршневой полостью силового гидроцилиндра и через запорный кран с силовым гидронасосом, в качестве преобразователя давления применен блок-мультипликатор, состоящий из гидромотора и гидронасоса, рабочий объем которого меньше рабочего объема гидромотора в два раза, в гидросистему включен регулятор потока, сообщенный со штоковой полостью гидроцилиндра и через гидрозамок с гидроаккумулятором.

В гидросистему включен масляный фильтр.

Гидросистема снабжена индуктивными датчиками положения поршня гидроцилиндра, контрольно-измерительными приборами, предохранительным клапаном, составляющим вместе с гидрораспределителем блок управления, датчиками уровня масла в гидробаках, температурным датчиком, манометром.

Сущность заявленного изобретения поясняется принципиальной схемой.

Гидропривод глубинного штангового насоса содержит силовой гидронасос 1, предохранительный клапан 2, гидрораспределитель 3, шток 4 гидроцилиндра 5, фильтр 6, электромагнит 7, гидрозамки 8 и 9, гидроаккумулятор 10, регулятор потока 11, гидробак 12, электромагнит 13, гидромотор 14, гидронасос 15, обратный клапан 16, электромагнит 17 разгрузки предохранительного клапана 2, температурный датчик 18, второй гидробак 19, переключатель манометра 20, манометр 21, индуктивные датчики положения поршня 22, 23, 24, 25, запорный клапан 26, заливную горловину 27, запорные краны 28, 29, 30, 31, верхний и нижний датчики уровня масла в баке 32 и 33, аварийный предохранительный клапан 34.

Гидропривод глубинного штангового насоса работает следующим образом.

Силовой гидронасос 1 создает давление рабочей жидкости в гидросистеме, которое ограничено настройкой предохранительного клапана 2, составляющего совместно с гидроспределителем 3 блок управления.

При подъеме колонны штанг шток 4 силового цилиндра 5 перемещается вверх, так как масло от насоса 1 через фильтр 6 и гидрораспределитель 3 (срабатывает электромагнит 7) по трубопроводу поступает в штоковую полость 36 гидроцилиндра 5.

При срабатывании электромагнита 7 по линиям управления масло поступает также на гидрозамки 8 и 9, которые открываются и масло от гидроаккумулятора 10 поступает к регулятору потока 11 и далее в штоковую полость 36 гидроцилиндра 5. В этом случае гидроаккумулятор 10 отдает энергию сжатого воздуха и создает дополнительное давление в штоковой полости гидроцилиндра 5.

Регулятор расхода 11 позволяет плавно регулировать поток рабочей жидкости из гидроаккумулятора 10 в течение всего времени движения штока 4 гидроцилиндра 5 вверх.

Из поршневой полости 35 гидроцилиндра 5 масло вытесняется в гидрораспределитель 3 и через открытый гидрозамок 9 в гидробак 12.

При опускании колонны штанг шток 4 гидроцилиндра 5 перемещается вниз под действием нагрузки от массы колонны штанг, а также давления, создаваемого гидронасосом 1. Поток рабочей жидкости через гидрораспределитель 3 (срабатывает электромагнит 13) поступает в поршневую полость 35 гидроцилиндра 5, а из штоковой полости 36 масло по трубопроводу через гидрораспределитель 3 поступает в гидромотор 14, который приводит в действие гидронасос 15, повышающий в два раза давление масла. Масло от гидронасоса 15 через обратный клапан 16 поступает в гидроаккумулятор 10, сжимая при этом воздух в пневмокамере гидроаккумулятора. Происходит уравновешивание гидропривода.

Установка предохранительного клапана 2 с электромагнитом 17 разгрузки гидросистемы от давления способствует облегчению запуска гидропривода в зимнее время посредством прогрева рабочей жидкости до заданной температуры, определяемой настройкой температурного датчика 18. При срабатывании электромагнита 17 поток рабочей жидкости от насоса 1 через фильтр 6 и клапан 2 поступает по трубопроводу в гидробак 12, минуя остальные гидроаппараты. При этом давление в системе минимально, приводной двигатель разгружен, а рабочая жидкость, дросселируя через клапан, прогревается.

В заявленной гидросистеме, параллельно гидробаку 12 подключен гидробак 19. Его установка позволяет исключить перегрев рабочей жидкости при эксплуатации привода в летнее время, равномерно распределить вес установки относительно ее вертикальной оси.

С помощью переключателя 20 и виброустойчивого манометра 21 обеспечивается визуальный контроль давления масла в четырех точках гидросистемы.

Реверс движения штока гидроцилиндра обеспечивается с помощью индуктивных датчиков положения 22, 23, 24, 25.

Запитывание насоса 1 маслом осуществляется при открытом запорном клапане 26, залив масла в гидросистему осуществляется через заливную горловину 27.

Датчики 32 и 33 позволяют контролировать уровень масла в гидробаках 12 и 19.

Контроль за показаниями датчиков уровня, температуры и положения поршня осуществляет контроллер, в программе которого заложены различные режимы работы, а также автоматический останов и запуск гидросистемы после аварийных ситуаций (перебои с электричеством и т.д.).

1. Гидропривод глубинного штангового насоса, содержащий гидробак, силовой гидронасос, силовой гидроцилиндр, гидрораспределитель, гидроаккумулятор, преобразователь давления, маслопроводы, отличающийся тем, что гидропривод снабжен двумя гидробаками, полости которых через гидрозамок и гидрораспределитель сообщены с поршневой полостью силового гидроцилиндра и через запорный кран с силовым гидронасосом, в качестве преобразователя давления применен блок-мультипликатор, состоящий из гидромотора и гидронасоса, рабочий объем которого меньше рабочего объема гидромотора в два раза, в гидросистему включен регулятор потока, сообщенный со штоковой полостью гидроцилиндра и через гидрозамок с гидроаккумулятором.

2. Гидропривод глубинного штангового насоса по п.1, отличающийся тем, что в гидросистему включен масляный фильтр.

3. Гидропривод глубинного штангового насоса по п.1, отличающийся тем, что гидросистема снабжена индуктивными датчиками положения поршня гидроцилиндра, контрольно-измерительными приборами, предохранительным клапаном, составляющим вместе с гидрораспределителем блок управления, датчиками уровня масла в гидробаках, температурным датчиком, манометром.