Результат интеллектуальной деятельности: БЕЗБАЛАНСИРНЫЙ ПРИВОД СКВАЖИННОГО ШТАНГОВОГО НАСОСА

Изобретение относится к оборудованию для добычи нефти и может быть использовано для создания возвратно-поступательного движения скважинного штангового насоса.

Известен привод глубинного штангового насоса, содержащий электропривод, систему преобразования вращения в возвратно-поступательное движение, соединенную с насосом, маховичный аккумулятор для утилизации энергии при движении насоса вниз, гибкую связь, соединяющую все элементы привода с насосом, выполненную в виде цепной двойной передачи, снабженной механизмом реверса [пат. RU №2160852, кл. F04B 47/02, 2000 г., БИ №35].

Недостатком известного устройства является сложность конструкции, обусловленная наличием двойной цепной передачи, механизма реверса, регулируемого электропривода, что снижает его надежность.

Наиболее близким к заявляемому по конструктивным параметрам и достигаемому результату является безбалансирный привод штангового глубинного насоса, содержащий раму, опирающуюся на опорные плиты, электропривод, соединенную с насосом систему преобразования вращения в возвратно-поступательное движение, маховичный аккумулятор для утилизации энергии при движении насоса вниз, цепную передачу (силовую цепь), соединяющую привод с насосом, причем система преобразования вращения в возвратно-поступательное движение выполнена в виде редуктора с двумя параллельными выходными валами, вращающимися в противоположных направлениях, на валах установлены роторы, каждый из которых содержит два свободно вращающихся вокруг своих осей ролика, расположенных симметрично относительно оси вращения роторов, цепная передача выполнена в виде отрезка цепи, один конец которой закреплен неподвижно, а свободный конец пропущен между роликами роторов и соединен с насосом [патент RU №2320894, кл. F04B 47/02, 2008 г.].

Недостатком данного устройства, принятого в качестве прототипа, является сложность конструкции преобразования вращения роторов в вертикальное перемещение насоса, что снижает его надежность, а также недостаточный диапазон регулирования режимов работы.

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в упрощении конструкции, повышении надежности устройства и расширении диапазона регулирования.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения:

- упрощение конструкции и уменьшение габаритов за счет исключения некоторых конструктивных элементов, например, редуктора;

- использование винтового преобразования вращения в поступательное перемещение уменьшает количество элементов установки и упрощает обслуживание в процессе эксплуатации, что повышает надежность установки в целом;

- применение регулируемого электродвигателя расширяет диапазон изменения режимов работы привода.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном безбалансирном приводе скважинного штангового насоса, содержащем опорную раму, установленную на опорных плитах, электродвигатель, систему преобразования вращения в возвратно-поступательное движение, силовую цепь, соединяющую привод с насосом, особенность заключается в том, что система преобразования вращения в возвратно-поступательное движение представляет собой винтовые передачи, выполненные в виде параллельно установленных вращающихся в противоположных направлениях винтов, снабженных гайками, к гайкам прикреплены ролики, между которыми пропущена силовая цепь. Винты с помощью зубчатой передачи соединены между собой и с приводным электродвигателем. Винтовые передачи выполнены в виде ролико-винтовых пар.

На чертеже приведена кинематическая схема винтового привода скважинного штангового насоса.

Параллельно телескопической стойке 1 установлены вертикальные вращающиеся винты 2 и 3, соединенные между собой и с электродвигателем 6 зубчатыми колесами 4 и 5. На винтах 2 и 3 установлены гайки 7, на которых закреплены ролики 8. Между роликами 8 пропущена силовая цепь 9, опирающаяся на опорные звездочки 10 и 11.

Привод работает следующим образом.

После включения электродвигателя 6 вращение передается через зубчатые колеса 4 и 5 вертикальным винтам 2 и 3. При этом они начинают вращаться в противоположных направлениях, а их гайки 7 будут двигаться в разные стороны - одна вверх, другая вниз.

Вместе с ними движутся ролики 8 с пропущенной между ними цепью 9. В результате этих движений цепь 9 меняет свою форму, свободный конец ее, соединенный с полированным штоком, поднимается и поднимает груз Р (т.е. плунжер, штанги скважинного штангового насоса и столб скважинной жидкости). Когда гайки 7 доходят до своих крайних положений, датчик положения (не показан) подает сигнал электродвигателю 6, который выключается, а груз Р начинает опускаться под собственным весом (ролико-винтовые пары выбраны несамотормозящиеся). Когда цепь 9 займет положение параллельно прямой N-N, двигатель 6 включается и, поднимая груз Р, разводит гайки в противоположные положения до упора, после чего двигатель 6 выключается. За один полный ход гаек 7 от крайнего верхнего до крайнего нижнего положения груз Р поднимается два раза.

При максимальной нагрузке на подвесе 120 кН привод имеет мощность электродвигателя 7,5 кВт, высоту подъема штока насоса 1,5-3 м, регулируемое число двойных ходов от 0,5 до 8 мин^-1. Без увеличения габаритов привода высоту подъема штока можно увеличить до 6 метров за счет доработки телескопической стойки 1 путем добавления выдвижных телескопических секций. Скорость спуска и подъема насоса регулируется скоростью вращения электродвигателя 6, который имеет частотное управление и может изменять скорость в широких пределах. Высота подъема насоса регулируется перестановкой датчиков рабочего хода командоаппарата. В качестве путевых датчиков применяются конечные выключатели взрывозащищенного типа.

По сравнению с устройствами аналогичного назначения, например балансирными станками-качалками, предлагаемое техническое решение имеет следующие преимущества:

- возможность непрерывной откачки нефти из малодебитных скважин;

- сокращение металлоемкости в 3,5 раза;

- уменьшение энергопотребления в 2 раза;

- возможность использования на слабых заболоченных грунтах;

- простота конструкции обеспечивает технологичность производства и снижает себестоимость изготовления привода.

Безбалансирный привод скважинного штангового насоса находит промышленное применение при добыче нефти и используется для создания возвратно-поступательного движения штангового насоса на многих нефтепромыслах России.