ГИДРОПРИВОД СКВАЖИННОГО ШТАНГОВОГО НАСОСА

Полезная модель относится к гидроприводам скважинных штанговых насосов и предназначена для подъема жидкостей с больших глубин при использовании механизированной добычи нефти.
Известен гидропривод скважинного штангового насоса, содержащий раму, гидроцилиндр и устройство для соединения его штока с устьевым штоком, гидроцилиндр установлен на основании штоком вверх, а устройство для соединения последнего с устьевым штоком выполнено в виде цепного полиспаста, устройство (полиспаст) выполнено с блоком на штоке гидроцилиндра, блоком на верху рамы и охватывающей блоки цепи, закрепленной концами на раме и устьевом штоке. [F04B 47/08. Гидропривод штангового глубинного насоса. Патент №2105199].
Недостатком известного устройства является то, что при подаче давления в штоковую полость гидроцилиндра уменьшается рабочая площадь поршня, что приводит к снижению давления при перемещении штока, полиспаст выполнен в виде цепи и звездочек, что приводит к усложнению конструкции при изготовлении и к повышенным требованиям к гибкой связи в виде цепи в режиме эксплуатации.
Наиболее близким является гидропривод штангового глубинного насоса содержащий: гидроцилиндр, установленный на жесткой опорной плите, рабочая нагрузка передается на плиту с помощью подвижной каретки, соединенной со штоком гидроцилиндра через шарнир и с колонной штанг скважины через гибкую тягу, гидроцилиндр смонтирован выходом штока вертикально вверх, полость выхода штока находится под низким давлением и соединена с емкостью для рабочей жидкости, а подпоршневая полость гидроцилиндра, находящаяся под высоким давлением, герметично соединена с нагнетательной линией, имеющей малый объем, гидрораспределитель и узел регулировки хода и гидроцилиндра смонтирован на корпусе в виде стойки-пирамиды, стойка-пирамида выполнена из труб, емкость которых одновременно служит емкостью для рабочей жидкости и теплообменным аппаратом для охлаждения и поддержания температуры рабочей жидкости. [F04B 47/08. Гидропривод скважинного штангового насоса. Патент №2324072].
Недостатком известного устройства является то, что силовой гидроцилиндр работает совместно с кареткой, что приводит к необходимости установки дополнительной конструкции для передвижения каретки, длина применяемого гидроцилиндра неизменна, время цикла подъема и отпускания штанг скважинного штангового насоса напрямую зависит от времени выдвижения и отпускания поршня гидроцилиндра.
Техническая задача, на решение которой направлена полезная модель заключается в уменьшении габаритных размеров устройства, в повышении надежности конструкции, сокращении время цикла и упрощении монтажа гидропривода.
Технический результат заявляемой полезной модели состоит в том, что выполнение силового цилиндра в виде колонны из ступеней, состоящей из гидроцилиндров, не менее двух, установленных вертикально на опорной плите скважины друг на друга, при этом гидроцилиндры соединены между собой посредством фланцев, а именно, на штоки гидроцилиндров установлены корпуса гидроцилиндров, с возможностью подвижным выступать как штоку, так и корпусу гидроцилиндра, обеспечивает возможность применения известных гидравлических цилиндров, а именно, учитывается диаметр поршня, ход поршня, номинальное давление, максимальное давление, толкающее усилие, тянущее усилие, [параметры гидроцилиндров указаны в технических характеристиках гидроцилиндров. ГОСТ 2.601-2006. Единая система конструкторской документации. Эксплуатационные документы. ГОСТ 18464-96. Международный Стандарт. Гидроприводы объемные. Гидроцилиндры. Правила приемки и методы испытаний. Основы проектирования объемного привода. В.П. Корпачев, А.А. Андрияс, А.И. Пережилин, Красноярск 2012], соответствующее максимальной нагрузке в точке подвеса штанг скважинного штангового насоса, при этом, напор зависит от длины хода плунжера с учетом массы устьевого оборудования, [параметры скважинного штангового насоса указаны в технических характеристиках скважинного штангового насоса ГОСТ 2.601-2006. Единая система конструкторской документации. Эксплуатационные документы. ГОСТ 31835-2012. Насосы скважинные штанговые. Общие технические требования. ГОСТ Р 51896-2002. Насосы скважинные штанговые. Конструкция, основные параметры и размеры насосов], при этом, при выдвижении штоков, верхние гидроцилиндры поднимаются вместе со штоком нижнего гидроцилиндра, при этом своим штоком поднимая корпус верхнего гидроцилиндра, гидроцилиндры работают одновременно, с не значительным опережением один от другого, что приводит к сокращению времени подъема и отпускания гидропривода, а значит к повышению его производительности, гидроцилиндры устанавливаются при помощи фланцев друг на друга в количестве не менее двух [параметры гидроцилиндров указаны в технических характеристиках гидроцилиндров. ГОСТ 2.601-2006. Единая система конструкторской документации. Эксплуатационные документы. ГОСТ 18464-96. Международный Стандарт. Гидроприводы объемные. Гидроцилиндры. Правила приемки и методы испытаний. Основы проектирования объемного привода. В.П. Корпачев, А.А. Андрияс, А.И. Пережилин, Красноярск 2012], а именно, присутствует широкий диапазон подбора гидроцилиндров [ГОСТ 18464-96. Международный Стандарт. Гидроприводы объемные. Гидроцилиндры. Правила приемки и методы испытаний] на требуемую высоту применительно к максимальной длине хода устьевого штока и длине хода плунжера скважинного штангового насоса применительно к требуемому динамическому усилию, соответствующее максимальной нагрузке в точке подвеса штанг, напор зависит от длины хода плунжера с учетом массы устьевого оборудования [параметры скважинного штангового насоса указаны в технических характеристиках скважинного штангового насоса. ГОСТ 2.601-2006. Единая система конструкторской документации. Эксплуатационные документы. ГОСТ 31835-2012. Насосы скважинные штанговые. Общие технические требования. ГОСТ Р 51896-2002. Насосы скважинные штанговые. Конструкция, основные параметры и размеры насосов], при этом, если требуется увеличить высоту подъема штанг или уменьшить по отношению к применяемому скважинному штанговому насосу, добавляется гидроцилиндр или демонтируется, а значит и снижение габаритных размеров, а так же обеспечивает надежность конструкции тем, что гидроцилиндры крепятся друг на друга фланцами и не требуется значительная длина гидроцилиндра с удлиненным штоком в соответствии с длиной хода штанг скважинного насоса, роль штока при этом выполняют как штоки, так и сами корпуса гидроцилиндров относительно нижнего гидроцилиндра, что увеличивает механическую прочность и устойчивость конструкции за счет жесткого соединения фланцами, что обеспечивает монолитность всей колонны гидроцилиндров, а так же обеспечивает надежность конструкции при исключении гидроударов и рывков при реверсе, а именно установка гидроцилиндра с большим диаметром для снижения скорости движения поршня при реверсе, а так же обеспечивает быстрый монтаж и быструю замену при необходимости не всего гидропривода, а только одного гидравлического цилиндра, компактную транспортировку и быстрый монтаж колонны из ступеней при установке гидравлических цилиндров.
Заявленная полезная модель поясняется чертежом, где изображен гидропривод скважинного штангового насоса.
Гидропривод скважинного штангового насоса содержит: основание - 1, гидравлическая насосная станция - 2, трубки - 3, шланги - 4, опорная плита - 5, скважина - 6, гидравлические цилиндры - 7, штоки гидравлических цилиндров - 8, фланцы - 9, осевая конструкция - 10, шкив-блок - 11, гибкая тяга - 12, штанги - 13, скважинный насос (на чертеже не указан), зажим - 14.
Гидропривод скважинного штангового насоса работает следующим образом: гидравлическая насосная станция - 2, установленная на основании - 1 через напорную магистраль нагнетает через трубки - 3 и шланги - 4, гидравлическую жидкость по закону Архимеда [Большой энциклопедический словарь] одновременно в поршневые полости гидроцилиндров - 7, не менее двух, установленных вертикально на опорной плите скважины друг на друга [параметры гидроцилиндров указаны в технических характеристиках гидроцилиндров. ГОСТ 2.601-2006. Единая система конструкторской документации. Эксплуатационные документы. ГОСТ 18464-96. Международный Стандарт. Гидроприводы объемные. Гидроцилиндры. Правила приемки и методы испытаний. Основы проектирования объемного привода. В.П. Корпачев, А.А. Андрияс, А.И. Пережилин, Красноярск 2012], при этом гидроцилиндры - 7 соединены между собой посредством фланцев - 9, а именно, на штоки -8 гидроцилиндров - 7 установлены корпуса гидроцилиндров - 7, с возможностью подвижным выступать как штоку - 8, так и корпусу гидроцилиндра - 7, одновременно выдвигая их штоки - 8 и поднимая гидравлические цилиндры - 7, при этом время цикла сокращается, так как штоки выдвигаются почти одновременно, шток - 8 с меньшим диаметром гидроцилиндра - 7 заполняется быстрее, и одновременно работает гидроцилиндр с диаметром большим относительно верхнего гидроцилиндра, так как диаметры поршней и объемы поршневых полостей разные, [Основы проектирования объемного привода. В.П. Корпачев, А.А. Андрияс, А.И. Пережилин, Красноярск 2012], следовательно, скорость движения штоков гидроцилиндров разные, первыми заканчивают подниматься гидроцилиндры с меньшим диаметром и при приближении к верхней точке заканчивает подниматься шток - 8 гидроцилиндра - 7, имеющего наибольший диаметр и наибольший объем поршневой полости, скорость хода снижается без рывков и гидроударов, включается реверс, при реверсе через сливную магистраль гидравлическая жидкость выпускается из гидроцилиндров - 7, штоки гидроцилиндров - 7 отпускаются почти одновременно вниз, заканчивает отпускаться шток - 8 гидроцилиндра - 7, имеющего наибольший диаметр и объем поршневой полости, скорость хода снижается без рывков и гидроударов, цикл повторяется, при этом на штоке - 8 верхнего гидравлического цилиндра - 7 установлена осевая конструкция - 10 со шкивом-блоком - 11, через который, охватывая его, проходит гибкая тяга - 12 соединяя штанги - 13 скважинного насоса (на чертеже не указан) [параметры скважинного штангового насоса указаны в технических характеристиках скважинного штангового насоса. ГОСТ 2.601-2006. Единая система конструкторской документации. Эксплуатационные документы. ГОСТ 31835-2012. Насосы скважинные штанговые. Общие технические требования. ГОСТ Р 51896-2002. Насосы скважинные штанговые. Конструкция, основные параметры и размеры насосов] с зажимом - 14 на опорной плите - 5 скважины - 6, образуя при этом кинематическую цепь и при реверсивной работе гидравлических цилиндров - 7 поднимет и отпускает штанги - 13 скважинного насоса (на чертеже не указан).
Таким образом, выполнение предлагаемого гидропривода скважинного штангового насоса позволит обеспечить снижение габаритов и надежность конструкции, быструю сборку и монтаж, а именно, количество гидроцилиндров определяется исходя из эксплуатационных условий с соблюдением нормативно-технических требований к гидроприводам, а так же обеспечить снижение времени цикла подъема и отпускания штоков гидроцилиндров, так как они работают почти одновременно и возможность применения известных гидравлических цилиндров, а не специализированного одного гидроцилиндра, требующего дополнительных затрат при изготовлении, а так же обеспечить установку гидроцилиндров, не менее двух в виде колонны из ступеней при помощи фланцев на требуемое количество и высоту применительно к параметрам применяемого скважинного штангового насоса, а именно обеспечить установку гидроцилиндров применительно к максимальной длине хода устьевого штока, длины хода плунжера скважинного штангового насоса и к требуемому динамическому усилию, соответствующему максимальной нагрузке в точке подвеса штанг, при этом обеспечить, а именно если требуется, увеличить или уменьшить высоту подъема штанг, добавляя или демонтируя один из гидроцилиндров, а значит и обеспечить снижение габаритных размеров, а так же обеспечить надежность конструкции креплением гидроцилиндров друг на друга фланцами, а именно, на штоки гидроцилиндров установлены корпуса гидроцилиндров, с возможностью подвижным выступать как штоку, так и корпусу, что увеличивает механическую устойчивость конструкции, а так же исключить гидроудары и рывки при реверсе, а именно установить гидроцилиндр с большим диаметром, а так же обеспечить быстрый монтаж при установке гидравлических цилиндров, что позволит обеспечить дополнительные возможности гидропривода при эксплуатации и расширить его применение в механизированной добыче нефти.