Довгоходовий привод свердловинного штангового насоса

Реферат: Довгоходовий привод свердловинного штангового насоса, що містить стійку з барабаном, через який перекинута тягова стрічка, яка з одного кінця з'єднується з підвіскою полірованого штока, сполученого через колону штанг із плунжером свердловинного штангового насоса, а з іншого - з противагою. Для зменшення простоїв свердловин додатково введено привідний двигун з пасовою передачею, редуктор, кривошипи, противаги, траверсу, шатуни, раму з стійкою опори балансира, балансир з головкою, канатну підвіску, а також введено талеву систему, що включає встановлену на рейках і ходових колесах рухому раму, з'єднану зі стійкою, рухомий блок із шківом, вісь якого з'єднана із канатною підвіскою, послідовно з рухомим блоком встановлений жорстко закріплений на рамі нерухомий блок із шківом, а також гнучку ланку, яка UA 109343 C2 (12) UA 109343 C2 одним кінцем закріплена на рамі, послідовно огинає шків рухомого та нерухомого блоків і з'єднується з противагою. UA 109343 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до нафтовидобувної промисловості, зокрема технічних засобів для підйому рідини зі свердловин, і може бути використаний для видобутку нафти штанговими свердловинними насосами. У зв'язку із зростанням кількості малодебітних свердловин і свердловин з великим вмістом механічних домішок в пластовому флюїді виникає необхідність подальшої їх експлуатації з використанням довгоходових насосів. Через це постає питання вдосконалення приводів штангових свердловинних насосів шляхом розширення їх функціональних можливостей. Відомий верстат-качалка, привод свердловинних штангових насосів, який використовується при видобутку нафти (див. Л.Г. Чичеров та ін Розрахунок і конструювання нафтопромислового обладнання. - М.: Недра, 1987. - С. 209, рис. 10.4). Зазначений верстат-качалка включає стійку, балансир, шарнірно встановлений на стійці, траверсу, два шатуни і два кривошипи з противагами, встановлені на редукторі, що з'єднаний за допомогою клинопасової передачі з електродвигуном. Траверса шарнірно встановлена на балансирі, до неї кріпляться два шатуни, що дозволяє перетворити обертальний рух кривошипів у коливальний рух балансира, та поступальний рух підвіски ппангового свердловинного насоса. Така конструкція привода дозволяє ступенево, в певному діапазоні, не перевищуючи максимально допустимого значення, змінювати довжину ходу плунжера штангового свердловинного насоса за рахунок різних довжин кривошипа. Подальше збільшення довжини ходу можливе тільки при зміні розмірів верстата-качалки, а отже його габаритів, маси та металомісткості. Найближчим за технічною суттю, вибраним як найближчий аналог, є довгоходовий привод свердловинного штангового насоса (United States Patent № 4916959, Apr. 17, 1990), що містить стійку з барабаном, через який перекинута тягова стрічка, яка з одного кінця з'єднується з підвіскою полірованого штока, сполученого через колону штанг із плунжером свердловинного штангового насоса, а з іншого з противагою. До противаги, розміщеної в стійці, приєднана рама ходового блока, який з'єднаний поворотним кулаком з ланцюговою передачею. Ланцюгова передача складається з ведучої та веденої зірочок, охоплених замкненим контуром ланцюга, причому ведуча зірочка встановлена на валу редуктора, з'єднаного з електродвигуном. Завдяки такій конструкції привода обертальний рух вала двигуна перетворюється в зворотнопоступальний рух підвіски штангового свердловинного насоса. Дана конструкція довгоходового привода штангового свердловинного насоса в основному забезпечує можливість отримання значних довжин ходу плунжера, за рахунок підбору необхідної висоти стійки. Проте конструкція ходового блока, з'єднаного поворотним кулаком з ланцюговою передачею, є такою, що приводить до консольного розміщення поворотного кулака, а отже, при передачі навантаження з тягової стрічки на ходовий блок, його колеса навантажуються нерівномірно, що зумовлює зміщення блока та навантаження ланцюга згинаючим моментом і, як наслідок, зменшення його довговічності. Для перетворення обертового руху двигуна в поступальний рух штангового свердловинного насоса використовується замкнута ланцюгова передача, ланцюг якої в процесі роботи видовжується, тобто змінюється його крок, що призводить до збільшення нерівномірності руху, виникнення ударних навантажень та зносу зірочок. Забезпечення надійної роботи ланцюгової передачі потребує постійного змащування, оскільки його відсутність призводить до швидкого виходу її з ладу. Задача, що ставилась при створенні винаходу - розширення функціональних можливостей привода штангового свердловинного насоса за рахунок введення нових конструктивних елементів, які дозволяють забезпечити перетворення обертового руху вала двигуна в зворотнопоступальний рух підвіски штангового насоса з підвищенням надійності його роботи і плавності руху та збільшити довжину ходу плунжера, що забезпечить зменшення витрат електроенергії, збільшення ресурсу штангових насосів, зменшення простоїв свердловини. Поставлена задача вирішується завдяки тому, що у довгоходовому приводі свердловинного штангового насоса, що містить стійку з барабаном, через який перекинута тягова стрічка, яка з одного кінця з'єднується з підвіскою полірованого штока, сполученого через колону штанг із плунжером свердловинного штангового насоса, а з іншого - з противагою, згідно з винаходом додатково введено привідний двигун з пасовою передачею, редуктор з кривошипами, противаги, траверсу, шатуни, раму з стійкою опори балансира, балансир з головкою, канатну підвіску, а також введено талеву систему, що включає встановлену на рейках і ходових колесах рухому раму, з'єднану зі стійкою, рухомий блок із шківом, вісь якого з'єднана із канатною підвіскою, послідовно з рухомим блоком встановлений жорстко закріплений на рамі нерухомий 1 UA 109343 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 блок із шківом, а також гнучку ланку, яка одним кінцем закріплена на рамі, послідовно огинає шків рухомого та нерухомого блоків і з'єднується з противагою. Введення в конструкцію привода талевої системи дозволяє збільшувати довжину ходу плунжера свердловинного штангового насоса відповідно до кратності талевої системи. Оснащення талевої системи гнучкою ланкою, яка послідовно огинає рухомі та нерухомі блоки, дозволяє передавати рух від верстата-качалки до рухомої тягової стрічки. Розміщення рами на ходових колесах дозволяє переміщувати нерухомі блоки та стійку з барабаном від осі свердловини, що забезпечує можливість обслуговування свердловини. Винахід ілюструється кресленнями, де на Фіг. 1 зображено схему довгоходового привода штангового свердловинного насоса, а на Фіг. 2 - схему збільшення кратності талевої системи шляхом введення додаткових шківів у рухомому і нерухомому блоках. Довгоходовий привод свердловинного штангового насоса, наведений на Фіг. 1, містить раму зі стійкою опори балансира 1, балансир з головкою 2, редуктор 3, кривошипи 4, противаги 5, траверсу 6, шатуни 7, привідний двигун 8, пасову передачу 9, канатну підвіску 10, талеву систему, яка складається з рухомого блока 11, нерухомого блока 12 та гнучкої ланки 13, яка послідовно огинає рухомі та нерухомі блоки. Один кінець гнучкої ланки 13 прикріплений до рами 14, інший до противаги 15. Вісь рухомого блока 11 талевої системи з'єднана з канатом 10, який іншим кінцем приєднаний до головки балансира 2. Противага 15 з'єднана з тяговою стрічкою 16, яка огинає барабан 17 та приєднується іншим кінцем до підвіски полірованого штока 18, приєднаного через колону штанг 19 до плунжера штангового свердловинного насоса 20. Опора барабана 17 розміщена на стійці 21, яка жорстко з'єднана з рамою 14. Рама зі стійкою містять ходові колеса 22, які розташовуються на рейках 23. На Фіг. 2 зображено схему огинання гнучкою ланкою 13 шківів талевої системи, яка містить, наприклад, два шківи 11 та 24 рухомого блока, розміщені на одній осі 25, яка з'єднується з канатною підвіскою 10, та два шківи 12 та 26 нерухомого блока, розміщені на осі 27, яка розташована на рамі 14. Довгоходовий привод свердловинного штангового насоса працює наступним чином. Оберти вала двигуна 8 передаються пасовою передачею 9 на вхідний вал редуктора 3, на вихідному валу розміщуються кривошипи 4, рух яких за допомогою шатунів 7, що траверсою 6 з'єднуються з балансиром 2, перетворюється в коливальний рух балансира, до головки якого приєднана канатна підвіска 10, на якій кріпиться рухомий блок 11. При переміщенні головки балансира вгору вісь рухомого блока 11 починає також рухатись вгору, а шків повертатись відносно точки його контакту з канатом, приєднаним до нерухомої рами 14, а протилежна точка шківа здійснюватиме переміщення вдвічі більше за вісь рухомого блока. Цей рух передається гнучкою ланкою 13, яка направляється шківом 12 до противаги 15 і до тягової стрічки 16, яка огинає барабан 17, змінюючи напрямок руху на протилежний. Оскільки до тягової стрічки приєднується підвіска полірованого штока 18, то його переміщення буде аналогічним і передаватиметься через колону штанг 19 до плунжера штангового свердловинного насоса 20. При такій конструкції довжина ходу плунжера свердловинного насоса є вдвічі більшою, ніж переміщення канатної підвіски 10, на якій кріпиться рухомий блок 11. При необхідності збільшення довжини ходу в більше число разів на осі рухомого блока 11 додатково розміщуються шківи такого ж діаметра, на рамі 14 додатково розміщуються шківи нерухомого блока, а гнучка ланка послідовно огинає шківи рухомого та нерухомого блоків. Технічний результат від застосування довгоходового привода свердловинної штангової насосної установки вдосконаленої конструкції полягає в розширенні функціональних можливостей привода із забезпеченням перетворення обертового руху вала двигуна в зворотно-поступальний рух підвіски штангового свердловинного насоса з підвищеною надійністю його роботи та плавністю руху. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 1. Довгоходовий привод свердловинного штангового насоса, що містить стійку з барабаном, через який перекинута тягова стрічка, яка з одного кінця з'єднується з підвіскою полірованого штока, сполученого через колону штанг із плунжером свердловинного штангового насоса, а з іншого - з противагою, який відрізняється тим, що додатково введено привідний двигун з пасовою передачею, редуктор, кривошипи, противаги, траверсу, шатуни, раму з стійкою опори балансира, балансир з головкою, канатну підвіску, а також введено талеву систему, що включає встановлену на рейках і ходових колесах рухому раму, з'єднану зі стійкою, рухомий блок із шківом, вісь якого з'єднана із канатною підвіскою, послідовно з рухомим блоком встановлений жорстко закріплений на рамі нерухомий блок із шківом, а також гнучку ланку, яка одним кінцем 2 UA 109343 C2 5 закріплена на рамі, послідовно огинає шків рухомого та нерухомого блоків і з'єднується з противагою. 2. Довгоходовий привод свердловинного штангового насоса за п. 1, який відрізняється тим, що додатково введено n шківів рухомого блока, вісь якого з'єднана із канатною підвіскою, а на рамі на одній осі розміщено n шківів нерухомого блока, сполучених через гнучку ланку із шківами рухомого блока. 3 UA 109343 C2 Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4