Длинноходовой безбалансирный привод штангового скважинного насоса

Авторы патента:

F04B47/02 - с приводным устройством, расположенным на поверхности земли (F04B 47/12 имеет преимущество)

Владельцы патента RU 2640309:

Петров Игорь Валентинович (RU)

Изобретение относится к области добычи нефти и предназначен для эксплуатации скважин штанговыми насосами. Содержит шкив, установленный на стойках и опорах, асинхронный электродвигатель, редуктор, барабан с канатом, свободный конец которого соединен с колонной штанг. Содержит станцию управления с частотно-регулируемым приводом, связанную с датчиком положения барабана и датчиком нагрузки на шкив. При движении колонны штанг вниз асинхронный электродвигатель работает в режиме генератора и выполняет функцию тормоза. Позволяет повысить эффективность работы путем увеличения длины хода плунжера и уменьшения числа качаний, а также плавного регулирования производительности глубиннонасосного оборудования. 1 ил.

Изобретение относится к области добычи нефти и может быть использовано для привода штанговых скважинных насосов.

Известна конструкция безбалансирного привода штангового скважинного насоса, содержащего установленные на единой раме электродвигатель, редуктор, кривошипно-шатунный механизм преобразования вращательного движения выходного вала редуктора в возвратно-поступательное движение гибкой связи, стойку со шкивом и гибкую связь, соединяющую траверсу с механизмом, обеспечивающим возвратно-поступательное движение (ГОСТ Р 51763-2001, Приводы штанговых скважинных насосов, Общие технические требования. ГОССТАНДАРТ РОССИИ, Москва - стр. 4, рис. 2).

К недостаткам данного безбалансирного станка-качалки можно отнести большую металлоемкость, ограничение длины хода траверсы длиной шатуна, сложность конструкции.

Наиболее близким по технической сущности является станок-качалка с плавным регулирование производительности, содержащий опорную вышку, направляющие и отклоняющие шкивы, лебедку с двумя асинхронными двигателям (Патент на изобретение №2270366, F04B 47/02 от 30.01.2004 г.).

Недостатком такого станка-качалки является то, что длина хода колонны штанг ограничена длиной опорной вышки. Также к недостаткам можно отнести сложность и трудоемкость изменения длины хода и числа качаний подвески штанг, сокращение длины хода в случае увеличения нагрузки на полированном штоке вследствие отложения парафинов. Также наличие упругих верхних ограничителей снижает коэффициент полезного действия системы и приводит к повышенным нагрузкам на лебедку и асинхронные двигатели.

Задачей данного изобретения является повышение эффективности работы штанговой скважинной насосной установки, а также повышение эффективности эксплуатации скважин штанговыми глубинными насосами.

Техническая задача решается тем, что в приводе штангового насоса, состоящего из рамы, асинхронного электродвигателя, приводящего через редуктор барабан с канатом, причем канат, проходя через шкив, установленный на стойках – опорах, и устьевой сальник соединяется с колонной штанг, станции управления с частотно-регулируемым приводом, датчика положения барабана и датчика нагрузки на шкив, причем при движении колонны штанг вниз асинхронный электродвигатель работает в режиме генератора и выполняет функцию тормоза.

На фигуре показан привод штангового скважинного насоса.

Длинноходовой безбалансирный привод скважинного насоса содержит раму 1, установленную на фланец устья скважины 2. На раме 1 установлены асинхронный электродвигатель 3, редуктор 4, барабан 5 с кантом 7, подшипниковая опора 6, стойки-опоры 9 с установленным на них шкивом 8. К станции управления с частотно-регулируемым приводом 11 подключены по сигнальным кабелям 14, 15 датчик нагрузки на шкив 13 и датчик положения барабана 12 соответственно, по силовому кабелю 16 подключен электродвигатель 3. Устьевой сальник 10.

Длинноходовой безбалансирный привод скважинного насоса работает следующим образом.

Вращение от вала асинхронного электродвигателя 3 через редуктор 4 передается на барабан 5. На вращающийся барабан укладывается канат 7, который, проходя через шкив 8, устьевой сальник 10, предает поступательное движение вверх колонне штанг скважинного насоса. Датчик положения барабана 12 учитывает количество оборотов барабана 5 и по сигнальному кабелю 15 передает данные в станцию управления с частотно-регулируемым приводом 11, который останавливает асинхронный электродвигатель при достижении заданной длины хода колонны штанг вверх. Далее под действием веса колонны штанг и жидкости над плунжером скважинного насоса происходит обратный процесс схода каната 7 с барабана 5 и перемещение колонны штанг вниз. При этом станция управления частотно-регулируемым приводом 11 переводит асинхронный электродвигатель 3 в генераторный режим и происходит процесс накапливания энергии торможения в первом. После достижения заданной длины хода колонны штанг вниз, на основании показаний датчика положения барабана 12, станция управления с частотно - регулируемым приводом запускает асинхронный электродвигатель 3 в обратном направлении. После чего цикл повторяется.

Изменение длины хода и частоты качаний подвески штанг происходит в автоматическом режиме на основании информации, получаемой с датчика нагрузки на шкиве 13. При снижении нагрузки станция управления снижает скорость вращения асинхронного электродвигателя 3 либо наоборот - в противном случае. Смена длины хода подвески штанг также происходит без остановки работы штангового скважинного насоса, за счет изменения времени работы асинхронного электродвигателя 3.

Достоинства предлагаемого привода

Длина хода колонны штанг не ограничена высотой стоек-опор 9, что позволяет увеличить ресурс работы штангового скважинного насоса, за счет увеличения длины хода и сокращения числа качаний. Плавное и автоматическое изменение длины хода и числа качаний, позволяет оперативно подстраивать производительность скважинного насоса под параметры притока из скважины, что повышает эффективность процесса добычи нефти.

Привод штангового насоса, содержащий раму, асинхронный электродвигатель, барабан, шкив, стойки-опоры, отличающийся тем, что барабан выполнен цельным и соединен с асинхронным электродвигателем через редуктор, канат, находящийся на барабане, одним концом соединен с колонной штанг, датчики положения барабана и нагрузки на шкиве подключены к станции управления с частотно-регулируемым приводом, а асинхронный электродвигатель при работе в режиме генератора обеспечивает торможение барабана.

Изобретение относится к скважинным насосным установкам. Установка с противовесом содержит два или более реверсивных двигателей, каждый из которых непосредственно и функционально соединен с выполненным в возможностью вращения компонентом привода, смонтированным на опорной конструкции, расположенной над оборудованием устья скважины.

Безбалансирный привод штангового глубинного насоса // 2627475

Изобретение относится к области нефтепромыслового оборудования. Безбалансирный привод содержит подъемный модуль, выполненный с возможностью установки на устьевую арматуру и состоящий из трех труб, связанных укосинами.

Устройство для измерения числа качаний станка-качалки // 2626616

Изобретение относится к нефтедобыче для использования при оценке технического состояния насосного оборудования в условиях эксплуатации скважин. Устройство включает магнитную метку, установленную на кривошипе, и уловитель сигнала, закрепленный на раме на кронштейне.

Глубинно-насосная установка для подъема продукции по эксплуатационной колонне скважины // 2621583

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности для использования при эксплуатации добывающих скважин. Установка включает штанговый насос, содержащий цилиндр, приемный клапан, плунжер с управляемым нагнетательным клапаном, присоединенный к колонне насосных штанг с центраторами, и перепускное устройство.

Способ определения неуравновешенности станка-качалки скважинной штанговой насосной установки // 2621435

Изобретение относится к области нефтедобычи, в частности к системам диагностики скважинных штанговых насосных установок. Сущность изобретения состоит в том, что сравнивают эталонное значение среднеквадратического отклонения полной мощности и значение среднеквадратического отклонения полной мощности, определенное из произведения действующих значений тока и напряжения, вычисленных с учетом условия минимального или максимального смещения штока от точки подвеса и условия не равенства нулю производной значения давления, вычисленных по значениям перемещения штока и давления.

Штанговая насосная установка // 2620183

Изобретение относится к области механизированной добычи нефти, для осуществления добычи нефти с высокой вязкостью и механическими примесями. Содержит колонны насосных труб и штанг, замковую опору, цилиндр с установленными одна над другой ступенями разного диаметра.

Безбалансирный привод скважинного штангового насоса // 2619411

Изобретение относится к оборудованию для добычи нефти и может быть использовано для создания возвратно-поступательного движения скважинного штангового насоса. Безбалансирный привод скважинного штангового насоса содержит опорную раму, установленную на опорных плитах, электродвигатель, систему преобразования вращения в возвратно-поступательное движение и силовую цепь, соединяющую привод с насосом.

Привод штанговых глубинных насосов // 2614315

Изобретение относится к насосным установкам для подъема жидкости из глубинных скважин. Привод включает основание со стойкой и механизм качания, содержащий балансир с поворотной головкой и траверсу.

Скважинная штанговая насосная установка // 2614296

Изобретение относится к техническим средствам для подъема жидкости из скважин при использовании в нефтедобывающей промышленности. Установка содержит силовой привод с тяговым органом, реверсивный приводной орган, две уравновешиваемые линии подъема жидкости разного веса, включающие соответствующие подвески, соединенные с реверсивным приводным органом посредством гибкого элемента, полированные штоки, штанговые колонны и насосы, размещенные в соответствующих изолированных друг от друга колоннах труб, спущенных в скважину.

Скважинная штанговая насосная установка // 2613477

Изобретение относится к устройствам для подъема жидкости из скважин и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности. Установка содержит две уравновешиваемые линии подъема жидкости разного веса, включающие соответствующие подвески, соединенные с реверсивным приводным органом посредством гибкого элемента, полированные штоки, штанговые колонны и насосы, размещенные в соответствующих изолированных друг от друга колоннах труб, спущенных в скважину.

Поршневой насос // 2643881

Изобретение относится к области насосостроения и предназначено для перекачки жидких тел с возможностью размещения в скважинах. Поршневой насос содержит корпус с всасывающими и напорными клапанами. Внутри корпуса с возможностью вращения и с возможностью взаимного, относительного вдоль оси корпуса перемещения установлены два двухсторонних поршня. Поршни связаны между собой и корпусом винтовым приводом. Винтовой привод образован и представляет собой установленный, с возможностью вращательного движения, в корпусе, ведущее звено-винт, имеющий угол наклона α1 винтовой линии. Ведущее звено-винт связан образованием винтовой кинематической пары с ведомым звеном - двухсторонним поршнем, посредством отверстия с винтовой нарезкой с углом наклона α1 винтовой линии, выполненного по центру его днища. Двухсторонний поршень, кроме винтовой нарезки с углом наклона α1 винтовой линии, по центру своего противоположного днища имеет отверстие с винтовой нарезкой с углом наклона α2 винтовой линии, которой он связан, образованием винтовой кинематической пары, с выходным звеном-винтом. Выходное звено-винт имеет, кроме винтовой нарезки с углом наклона α2 винтовой линии, винтовую нарезку с углом наклона α3 винтовой линии, посредством которой он связан, образованием винтовой кинематической пары, с корпусом. На свободном конце выходного звена-винта установлен другой двухсторонний поршень. Все винтовые нарезки одного направления. Для винтовых линий углы наклона: α3<α1<α2. Винтовой привод обеспечивает возможность преобразования однонаправленного вращательного движения ведущего вала в возвратно-поступательное движение двухсторонних поршней в едином корпусе. Клапанная система распределения обеспечивает возможность равномерного распределения перекачиваемой жидкости или газа. 8 з.п. ф-лы, 6 ил.