Результат интеллектуальной деятельности: ПРИВОД ЦЕПНОЙ ДЛЯ СКВАЖИННОГО ШТАНГОВОГО НАСОСА

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может найти применение при добыче нефти механизированным способом скважинным штанговым насосом.

Известен привод цепной для скважинного штангового насоса, содержащий установленные на основании на единой раме с корпусом двигатель, редуктор, механизм для отката привода от устья скважины, помещенный в корпусе механизм, преобразующий вращательное движение в возвратно-поступательное и включающий ведущую и ведомую звездочки, охваченные замкнутой тяговой цепью, связанной с кареткой, соединенной с противовесом, выполненным П-образной формы и включающим узел-груз противовеса и комплект грузов, при этом противовес с направляющими роликами катков установлен в направляющих корпуса и связан через гибкое звено с узлом подвески штанг, вертикальные оси симметрии преобразующего механизма, противовеса и гибкого звена расположены в непосредственной близости от одной вертикальной плоскости, ведомая звездочка установлена в корпусе с возможностью ограниченного перемещения вдоль оси преобразующего механизма для регулирования натяжения цепи. Направляющие ролики катков противовеса выполнены из неметаллического материала, корпуса которых снабжены болтами для регулирования положения противовеса относительно направляющих корпуса привода, перемещая его вперед или назад, влево или вправо для обеспечения работы тяговой цепи в оптимальных условиях нагружения, при этом тяговая цепь выполнена с герметично закрытыми шарнирами, внутренние полости которых заполнены смазочным материалом, в механизме для отката привода от устья скважины и обратно использованы металлические колеса, установленные на индивидуальных эксцентрично выполненных осях, причем узел-груз противовеса, комплект грузов, корпус каретки и корпус узла ведомой звездочки выполнены литыми (Патент РФ на полезную модель №67656, опубл. 27.10.2007).

Наиболее близким к предложенному изобретению по технической сущности является привод цепной, содержащий установленные на основании на единой раме корпус, двигатель, редуктор, помещенный в корпусе механизм, преобразующий вращательное движение в возвратно-поступательное и включающий ведущую и ведомую звездочки, охваченные замкнутой тяговой цепью, связанной с кареткой, соединенной с противовесом, выполненным П-образной формы в поперечном сечении и установленным в направляющих корпуса с размещением цепи в его открытой полости, соединенным через связывающий элемент с узлом подвески штанг, вертикальные оси симметрии преобразующего механизма, противовеса и связующего элемента расположены в непосредственной близости от одной вертикальной плоскости, механизм для отката привода от устья скважины, ведомая звездочка установлена в корпусе с возможностью ограниченного перемещения вдоль оси преобразующего механизма для регулирования натяжения цепи, а нижняя часть корпуса снабжена устройством для смазывания тяговой цепи. Связывающий элемент противовеса с узлом подвески штанг выполнен в виде ленты из гибкого неметаллического эластичного материала, а связь противовеса с узлом подвески лентой выполнена с использованием барабана, установленного с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси, а направляющие ролики катков противовеса выполнены из неметаллического материала, корпуса которых снабжены болтами для регулирования положения противовеса относительно направляющих корпуса привода, перемещая его вперед или назад, влево или вправо для обеспечения работы тяговой цепи в оптимальных условиях нагружения, при этом рама привода смонтирована на фундаментной плите, снабженной отжимными устройствами для перемещения привода в горизонтальной плоскости и по оси, перпендикулярной к оси перемещения привода от устья скважины, редуктор привода снабжен закрепленной к его корпусу электромеханической системой торможения при аварийных ситуациях, при этом плита подредукторная и плита под опорой ведущей звездочки снабжены болтами для регулирования положения их по двум взаимно перпендикулярным осям (Патент РФ на полезную модель №67657, опубл. 27.10.2007 - прототип).

Общим недостатком известных цепных приводов является малая надежность эксплуатации.

В предложенном изобретении решается задача повышения надежности эксплуатации цепного привода.

Задача решается тем, что в приводе цепном для скважинного штангового насоса, включающем установленные на основании на единой раме корпус, двигатель, редуктор, размещенные в корпусе ведущую и ведомую звездочки, охваченные замкнутой тяговой цепью, связанной с кареткой, соединенной с противовесом, выполненным П-образной формы в поперечном сечении и установленным в направляющих корпуса с размещением цепи в его открытой полости, соединенным через связывающий элемент с узлом подвески штанг, вертикальные оси симметрии преобразующего механизма, противовеса и связующего элемента, расположенные в непосредственной близости от одной вертикальной плоскости, механизм для отката привода от устья скважины, ленту из гибкого неметаллического эластичного материала, связывающую элемент противовеса с узлом подвески штанг, барабан для связи противовеса с узлом подвески лентой, установленный с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси, направляющие ролики катков противовеса из неметаллического материала, корпуса которых снабжены болтами для регулирования положения противовеса относительно направляющих корпуса привода, раму привода на фундаментной плите, снабженной отжимными устройствами для перемещения привода в горизонтальной плоскости и по оси, перпендикулярной к оси перемещения привода от устья скважины, систему торможения редуктора, болты для регулирования положения звездочек на плите подредукторной и плите под опорой ведущей звездочки, согласно изобретению лента из гибкого неметаллического эластичного материала в узле подвески штанг снабжена клин-отклонителем общим весом, большим, чем вес ленты, а нижняя часть клин-отклонителя выполнена с клиновидной нижней частью, установленной с возможностью контактирования с узлом подвески штанг.

Сущность изобретения

При эксплуатации цепного привода при непредвиденных зависаниях колонны штанг в скважине цепной привод выставляет колонну штанг в верхнее положение. Продолжая работать, цепной привод подает ленту к узлу подвески штанг. Но колонна штанг не уходит вниз и не натягивает ленту. Лента сминается между звездочками и приходит в негодность. Цепной привод приходится останавливать и ремонтировать. При этом неизбежно возникают перерывы в добыче нефти, часто сопровождаемые остановкой скважины с глушением скважины, последующим ее освоением и неизбежной потерей продуктивности. Таким образом, надежность эксплуатации цепного привода остается невысокой. В предложенном изобретении решается задача повышения надежности эксплуатации цепного привода. Задача решается следующим образом.

В известной конструкции цепного привода согласно предложению лента из гибкого неметаллического эластичного материала в узле подвески штанг снабжена коробом с грузами общим весом, большим, чем вес ленты, а нижняя часть короба выполнена с клиновидной нижней частью, установленной с возможностью контактирования с узлом подвески штанг.

На фиг.1 изображен общий вид заявляемой полезной модели, вид с боку.

На фиг.2 - противовес с катками, где видны корпуса и направляющих роликов с регулирующими болтами.

На фиг.3 - связывающий элемент, выполненный в виде неметаллической эластичной гибкой ленты, противовеса с узлом подвески.

На фиг 4 - рама на колесах на эксцентриковых осях.

На фиг.5 - основание с вмонтированной лебедкой.

На фиг.6 - вид спереди на привод.

На фиг.7 - общий вид электромеханической системы аварийного торможения, в частичном разрезе, вид спереди.

На фиг. 8 - разрез по А-А на фиг.7.

На фиг.9 - то же, что на фиг.7, система аварийного торможения вид сбоку, в частичном разрезе

На фиг.10 - разрез по Б-Б на фиг.9.

На фиг.11 - узел подвески штанг.

Привод скважинного штангового насоса (см. фиг.1) содержит основание 1 в виде фундаментной плиты с крепежными элементами для рамы 2, на которой установлены корпус 3, двигатель 4, редуктор 5. В корпусе 3 помещен механизм, преобразующий вращательное движение в возвратно-поступательное, включающий ведущую и ведомую звездочки 6 и 7 соответственно, охваченные замкнутой тяговой цепью 8, связанной с кареткой 9, соединенной с П-образно выполненным противовесом 10 в поперечном сечении (см. фиг.2) с комплектом грузов 11. Последние выполнены литыми и расположены асимметрично относительно оси противовеса, снабженного катками, выполненными в виде направляющих роликов 12, установленными в направляющих корпуса 3. Направляющие ролики 12 катков противовеса (см. фиг.2) выполнены из неметаллического материала, например из полиамида или из аналогичного по технической характеристике материала, что позволяет снизить силу трения, металлоемкость и обеспечивает бесшумную работу привода. Тяговая цепь 8 размещена в открытой полости противовеса. А выполнение комплекта грузов литыми дает возможность упростить технологию их изготовления и приводит к снижению металлоемкости привода.

Противовес 10 через связывающий элемент, выполненный в виде гибкой эластичной неметаллической ленты 13 (см. фиг.3), соединен с узлом подвески 14 штанг 15 с использованием барабана 16, установленного с возможностью вращения вокруг его горизонтальной оси 17. При этом в качестве гибкого неметаллического материала для изготовления ленты выбрана резинотканевая конвейерная лента с синтетическим кордом.

Корпуса направляющих роликов 12 снабжены болтами 18 (см. фиг.2) для регулирования положения противовеса относительно направляющих корпуса 3 привода, перемещая его вперед или назад, влево или вправо для обеспечения работы тяговой цепи в оптимальных условиях нагружения (см. фиг.2).

Рама 2 снабжена металлическими колесами 19, установленными на индивидуальных эксцентрично выполненных осях 20 (см. фиг.4) с возможностью ограниченного поворота. Для отката привода от устья скважины 21 на основании 1 вмонтирована лебедка 22 (см. фиг.5). Основание 1 также снабжено отжимными устройствами, выполненными в виде болтов 23 для перемещения привода в горизонтальной плоскости и по оси, перпендикулярной к оси перемещения привода от устья скважины. При этом сама рама 2 выполнена с возможностью фиксации относительно основания 1 в любых положениях. Ведомая звездочка 7 (см. фиг.6) установлена с возможностью ограниченного перемещения вдоль оси 24 преобразующего механизма для регулирования натяжения тяговой цепи 8, а также ограниченного перемещения вдоль своей оси и фиксации. Для автоматического аварийного торможения привода, в случае обрыва штанг насоса, при котором возможно падение груза противовеса 10, или при аварийных скачках тока в цепи электродвигателя 4, а также для торможения при его отключении для технического обслуживания корпус редуктора 5 снабжен электромеханической системой 25 аварийного торможения (см. фиг.7). Смазка тяговой цепи обеспечивается смазочным маслом, поступающим из отверстия ковшей 26 (см. фиг.6), установленных по обе стороны противовеса 10 и черпающих смазочное масло при работе привода из емкости 27, закрепленной к нижней части корпуса 3. На раме 2 установлен отключаемый ручной привод 28 (см. фиг.8) с отводимой опорой 29, выполненный в виде самотормозящейся червячной пары, червячное колесо 30 которой установлено на быстроходном валу 31 редуктора 5, а червяк 32 установлен в опорах 33 вращения отводимой опоры 29 и связан с приводной рукояткой 34 для вращения.

Подредукторная плита 35 и плита 36 (см. фиг.1) под опорой ведущей звездочки снабжены болтами 37 и 38 соответственно для регулирования их положения по двум взаимно перпендикулярным осям.

Привод цепной работает следующим образом.

Его доставляют к устью скважины и устанавливают на основании 1 так, чтобы ось рамы 2 совмещалась с осью скважины 21. При этом точную регулировку осуществляют болтами 23 отжимного устройства (см. фиг.1). Далее регулируют положение редуктора 5 и ведущей звездочки 6 болтами 37 и 38 подредукторной плиты 35 и плиты 36 под опорой ведущей звездочки относительно двигателя 4. Затем добиваются совмещения узла подвески 14 штанг с осью устьевого штока скважины 21 перемещением всей конструкции привода вперед или назад после предварительного подъема над основанием 1 поворотом эксцентриковых осей 20 колес 19 (см. фиг.4) на величину их эксцентриситета, при котором колеса 19 рамы опираются на основание 1. После окончания регулировки поворотом эксцентриковых осей 20 раму снова сажают на основание. Также производят регулировку ведомой звездочки 7 (см. фиг.6) смещением ее оси вверх или вниз вдоль оси 24 преобразующего механизма, предварительно ослабив фиксирующие болты 39, тем самым обеспечив оптимальное натяжение тяговой цепи. Перемещая ведомую звездочку влево или вправо относительно ее оси, добиваются минимального отклонения плоскости тяговой цепи 8 от плоскости вращения ведомой и ведущей звездочек 7 и 6 соответственно. По окончании операции регулировки фиксирующие болты 39 затягивают.

На раме также монтируют и отключаемый ручной привод 28 (см. фиг 8) с отводимой опорой 29, с помощью которого, вращая приводной рукояткой 34, опускают узел подвески 14 в нижнее положение и соединяют его с устьевым штоком, после чего отключаемый ручной привод убирают. К корпусу редуктора 5 закрепляют электромеханическую систему 25 аварийного торможения. С помощью болтов 18 корпуса направляющих роликов 12 (см. фиг.2) регулируют положение противовеса с комплектом грузов относительно направляющих корпуса 3 привода, перемещая вперед или назад, влево или вправо для обеспечения работы тяговой цепи 8 в оптимальных условиях нагружения. На фундаментной плите монтируют лебедку 22, в емкость 27 заливают смазочное масло необходимого объема, после чего двигатель 4 привода запускают в работу, который через редуктор вращательное движение передает ведущей звездочке 6, и далее приходит в движение механизм, преобразующий вращательное движение в возвратно-поступательное. При этом каретка 9, соединенная с тяговой цепью 8, передает свое возвратно поступательное движение противовесу 10, который в свою очередь передает возвратно-поступательное движение через гибкую неметаллическую ленту 13 и узел подвески 14 штанг к колонне штанг 15.

В случае необходимости проведения различных ремонтно-восстановительных работ или при подземном ремонте скважин поворотом эксцентриковых осей 20 (см. фиг.5 и 6) колеса рамы 2 переводят в нижнее положение до контакта с основанием, при котором рама поднимается на величину эксцентриситета осей 20 (см. фиг.4) над основанием, и с помощью лебедки 22 (см. фиг.5) или механического привода раму на колесах вместе с приводом откатывают от устья скважины на необходимое расстояние. После окончания работ в скважине установку привода в рабочее положение осуществляют в обратной последовательности.

В процессе работы привода, когда противовес 10 находится в крайнем нижнем положении, ковши 26 (см. фиг.6) каждый раз погружаются в емкость 27 и наполняются смазочным маслом. Во время хода вверх масло через отверстия боковой стенки ковшей, установленных симметрично по обе стороны от тяговой цепи 8, вытекает и непрерывной струей смазывает тяговую цепь. Излишки масла стекают с цепи обратно в емкость. При эксплуатации скважины могут возникать аварийные ситуации из-за обрыва штанг, короткого замыкания, обрыв фазы, при котором создается опасность падения противовеса 10 с комплектом грузов, что может вызывать разрушающие действия и угрозу жизни оператору. В случае аварийной ситуации противовес начинает ускорять движение привода, при котором датчик 40 аварийного тормоза 25 фиксирует отклонение частоты вращения вала редуктора 5 и блок управления автоматически включает электромагнит 41 (блок управления не показан). Последний поворачивает спусковой крючок 42 и освобождает рычаг 43, который под действием тяги 44 поворачивается на резьбовой оси 45 и давит на кнопку 46 тормоза 47, в результате колодки 48 прижимаются к вращающемуся барабану 49 и тормозят входной вал редуктора, тем самым предотвращая опасность.

При проведении ремонтных работ или технического осмотра состояния основных узлов и деталей привода возникает необходимость перемещения рабочих органов привода в нужное положение. Для этого случая в электромеханической системе торможения предусмотрен ручной привод. Для его использования вынимают стопор 50 червяка 51, наклоняют червяк за рукоятку 34. Далее вращением рукоятки находят положение, в котором червячная пара окажется в зацеплении, после чего стопор 50 вставляют обратно. Затем отключают фиксатор 52 вала и тормоз 47.

На фиг. 11 представлен узел подвески штанг. На фиг.11 приняты следующие обозначения: 13 - лента,14 - узел подвески, 15 - колонна штанг, 53 - клин-отклонитель с клиновидной нижней частью, 54 - канаты, 55 - втулка.

Узел подвески 14 установлен с возможностью перемещения относительно колонны штанг 15. Клин-отклонитель 53 посредством каната 54 соединен с узлом подвески 14. Втулка 55 ограничивает перемещение вверх узла подвески 14 относительно колонны штанг 15.

В случае зависания в скважине колонны штанг 15 оказываются в верхнем положении сама колонна штанг 15 с втулкой 55, узел подвески 14 и клин-отклонитель 53, соединенные канатами 54.

При ходе вверх противовеса 10 лента 13 с клин-отклонителем 53 опускается вниз. При этом клин-отклонитель 53 своей клиновидной частью опирается на верх колонны штанг 15 и втулку 55. Любой клин, будучи в контакте своей вершиной с опорой, не способен удержаться на опоре и сваливается с опоры. Также и клин-отклонитель 53, будучи в контакте клиновидной нижней частью с опорой в виде верха колонны штанг 15 и втулки 55, сваливается вниз, зависает на канатах 54 и через канаты 54 тянет вниз узел подвески 14. Узел подвески 14 вместе с клин-отклонителем 53 перемещается вниз вдоль по колонне штанг 15 и тянет за собой ленту 13. Лента 13 натягивается. Создаются условия, при которых лента 13 не попадает в элементы цепного привода и не сминается. В этот момент выключают привод до опускания колонны штанг 13 в скважину.

При продолжающейся работе цепного привода в случае зависания колонны штанг 15 лента 13 вместе с клин-отклонителем 53, канатами 54 и узлом подвески 14 совершает возвратно-поступательные движения вверх и вниз относительно колонны штанг 15 с постоянным натяжением ленты 13.

Таким образом, надежность эксплуатации цепного привода повышается за счет исключения зависания ленты и ее смятия при зависании колонны штанг в скважине.