ПРИВОД СКВАЖИННОГО ШТАНГОВОГО НАСОСА

Полезная модель относится к нефтегазовой промышленности, а более конкретно - к конструкции привода скважинного штангового насоса, который может быть использован во время добычи нефти.
Наиболее близким к предлагаемому по количеству существенных признаков является привод скважинного штангового насоса, включающий электродвигатель, кинематически связанный с установленным на валу барабаном, на боковой поверхности которого в выточке закреплен один конец гибкого тягового элемента, а второй конец гибкого тягового элемента предназначен для соединения с колонной насосных штанг/А.с. СССР №1657742, МПК 5 F 04 B 47/00, опубл. 23.06.1991. Бюл. №23/.
Недостаток описанного привода заключается в том, что во время реверсирования он создает, значительные ускорения, которые вызовут большие нагрузки и на гибкий тяговый элемент, и на колонну штанг, что ведет к разрушению соединения штанг.
В основу предлагаемой полезной модели поставлена задача создания такой конструкции привода, в которой можно было бы уменьшить образование значительных ускорений во время реверсирования привода. Поставленная задача решается за счет создания условий для накопления и использования инерционной массы маховика. который бы уменьшал упомянутые ускорения во время реверсирования привода.
Предлагаемый, как и известный привод скважинного штангового насоса, включает электродвигатель, кинематически связанный с установленным на валу барабаном, на боковой поверхности которого в выточке закреплен один конец гибкого тягового элемента, а второй конец гибкого тягового элемента предназначен для соединения с колонной насосных штанг, а, в соответствии с предложением, привод дополнен маховиком, кинематически связанным с барабаном, а конец гибкого тягового элемента закреплен в выточке на боковой поверхности барабана с возможностью образования при наматывании гибкого тягового элемента в обоих направлениях вращения барабана спирали Архимеда.
Особенностью предлагаемого привода является и то, что маховик выполнен в виде колеса с набором съемных дисков.
Особенностью предлагаемого привода является и то, что он обеспечен быстродействующими тормозами. При этом колодки тормозов установлены с возможностью контактирования с боковой цилиндрической поверхностью маховика.
Еще одной особенностью предлагаемого привода является и то, что в качестве движителя привода использован асинхронный электродвигатель, обеспеченный преобразователем частоты электрического тока.
Дополнение конструкции привода маховиком позволяет накопить, а затем - во время реверсирования привода - использовать инерцию движения маховика, что существенно уменьшает уровень нагрузки на колонну штанг и ее ускорения, которые возникают во время реверсирования привода.
Маховой момент подбирают путем установления необходимого количества дисков.
В качестве движителя предлагаемого привода использован асинхронный электродвигатель, обеспеченный преобразователем частоты питающего электродвигатель тока и редуктором.
В качестве гибкого тягового элемента использована втулочно-роликовая цепь, например, марки ПР-50, 8-226880 ГОСТ 13568075.
Сущность предложения поясняется схематическими чертежами, где
на фиг.1 - показан общий вид привода;
на фиг.2 - показано расположение гибкого тягового элемента на барабане в момент, когда гибкий тяговый элемент полностью намотан на барабан;
на фиг.3 - показаны закрепления конца гибкого тягового элемента в выточке на боковой поверхности барабана в момент, когда гибкий тяговый элемент полностью размотан, а плунжер насоса /не показан/ находится в "нижней мертвой точке".
Предлагаемый привод скважинного штангового насоса включает движитель-электродвигатель /не показан/, кинематически связанный с установленным на валу барабаном 1. Штанговый насос не показан. Со стороны боковой цилиндрической поверхности барабана 1 в выточке закреплен один конец гибкого тягового элемента 2 с возможностью образования спирали Архимеда во время наматывания на барабан 1 гибкого тягового элемента 2 в обоих направлениях. Второй конец гибкого тягового элемента 2 предназначен для соединения с колонной насосных штанг /не показаны/. Привод обеспечен маховиком 3, кинематически связанным с барабаном 1. Маховик 3 выполнен в виде колеса, предназначенного для закрепления на нем набора съемных дисков /не показаны/. Привод обеспечен быстродействующими колодочными
тормозами 4. При этом колодки тормозов 4 установлены с возможностью контактирования с боковой цилиндрической поверхностью маховика 3. Движитель привода - электродвигатель марки АИМ 160, вал которого соединен с редуктором /не показан/. При этом питание электродвигателя происходит от преобразователя частоты электрического тока типа ACS-601-0030-3 мощностью 22 кВт, изготовленного Финско-Швейцарской фирмой ABB. Преобразователь частоты электрического тока предназначен для поддержания постоянного крутящего момента на валу электродвигателя и его реверсирования при уменьшении количества оборотов до нуля, путем управления частотой электрического тока, питающего двигатель. Барабан 1 установлен в защитном герметичном кожухе 5 с крышкой-хоботом 6, предназначенной для ее открывания вверх во время выполнения ремонтных работ на скважине 7. Привод имеет конечные выключатели /не показаны/, установленные на пути движения штанг к скважине, предназначенные для определения длины хода плунжера насоса. Привод обеспечен и аварийным конечным выключателем, предназначенным для включения аварийного торможения /не показан/.
Предлагаемый привод работает циклически в режиме - спуск-подъем плунжера штангового насоса. В исходном положении гибкий тяговый элемент 2 полностью смотан с барабана 1 (фиг.3). При включении привода вал электродвигателя начинает вращаться, наматывая гибкий тяговый элемент 2 на барабан 1. При этом на валу электродвигателя сохраняется заданный постоянный момент. Поскольку момент движения существенно больше момента сопротивления, скорость оборотов вала электродвигателя возрастает, а гибкий тяговый элемент 2 спирально наматывается на барабан 1. Энергия электродвигателя расходуется на работу по подъему штанг и на раскручивание маховика 3. В процессе наматывания гибкого тягового элемента 2 на барабан 1 момент сопротивления возрастает из-за увеличения диаметра накручивания, а момент движения электродвигателя является постоянным, а потому обороты вала электродвигателя уменьшаются до нуля. Поскольку преобразователь частоты электрического тока запрограммирован на постоянное значение момента, происходит реверсирование электродвигателя. В это время момент сопротивления превращается в момент движения и суммируется с моментом движения электродвигателя, а гибкий тяговый элемент 2 разматывается с ускорением с барабана 1 и вместе со штангами погружается в скважину /не показана/. При этом маховик 3 накапливает энергию. Несмотря на возрастание скорости оборотов движения вала электродвигателя, скорость движения штанг из-за уменьшения диаметра навивания на переходе от спуска к
подъему, уменьшается. Цикл повторяется. Но, благодаря энергии, накопленной в маховике 3, ход плунжера насоса увеличивается. Таким образом, привод выходит на заданную длину движения плунжера. При подходе к заданной длине движения плунжера, конечные выключатели /не показаны/, установленные на пути движения штанг к скважине 7, выключают питание электродвигателя в "верхней мертвой точке" и движение штанг под действием веса штанг реверсируется. Количество циклов спусков-подъемов плунжера штангового насоса задается массой маховика 3, которая устанавливается путем подбора количества съемных дисков.