Привод гидравлический для восстановления работоспособности клапанов штангового глубинного насоса

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устьевым гидравлическим приводам, предназначенным для восстановления работоспособности клапанов штангового глубинного насоса (ШГН).
Известна установка для ремонта нефтяных скважин (патент на ПМ RU №11259, МПК E21B 19/00, опубл. 16.09.1999), содержащая шасси автомобиля, к раме которого прикреплена платформа, и установленные на платформе наклонную мачту с талевой системой, электронным индикатором веса и аутригерами, ограничитель подъема талевого блока, гидродомкраты подъема мачты, лебедку, систему управления установкой, кабину оператора, причем лебедка выполнена с гидравлическим приводом, насосы, питающие гидропривод, соединены с выходными валами коробок отбора мощности автошасси, а система управления установкой выполнена электрогидравлической от одного рычага.
Недостатками данной установки являются узкая область применения, так как предназначена для спускоподъемных операций штаг или труб и не может обеспечить необходимые скорость подъема и количество парных ходов в минуту для обеспечения очистки клапанов ШГН, при этом происходят большие затраты времени и энергии.
Известен также гидравлический привод штангового скважинного насоса (патент на ПМ RU №173496, МПК F04B 47/04, опубл. 29.08.2017 в Бюл. №25), содержащий гидравлический насос с приводом от электродвигателя, цилиндр привода штанги, регулируемый дроссель и станцию управления гидравлического привода, соединенную с электродвигателем, причем привод снабжен дополнительным шаговым двигателем, связанным со станцией управления гидравлического привода, а вал шагового двигателя связан с регулировочным винтом дросселя.
-1
Недостатками данного привода являются узкая область применения, так как предназначена для спускоподъемных операций штаг при добыче продукции и не может обеспечить необходимые скорость подъема и количество двойных ходов плунжера в минуту (более 6 мин) для обеспечения очистки клапанов ШГН, при этом происходят большие затраты времени и энергии.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является гидравлический привод скважинного насоса (патент на ПМ RU №125273, МПК F04B 47/04, опубл. 27.02.2013 в Бюл. №6), содержащий два модуля, соединенных трубопроводами, один из которых содержит раму с установленным на ней рабочим цилиндром, второй - дополнительную раму с установленным на ней пневмогидроаккумулятором, ресивером, гидробаком, электродвигателем и насосом, отличающийся тем, что ресивер выполнен в виде газовых баллонов, последовательно соединенных трубопроводом с пневмогидроаккумулятором, установленных в кассете, которая неподвижно закреплена на дополнительной раме.
-1
Недостатками данного привода являются узкая область применения, так как предназначена для спускоподъемных операций штаг при добыче продукции и не может обеспечить необходимые скорость подъема и количество двойных ходов плунжера в минуту (более 6 мин) для обеспечения очистки клапанов ШГН, при этом происходят большие затраты времени и энергии.
Технической задачей предполагаемой полезной модели является создание привода гидравлический для восстановления работоспособности клапанов штангового глубинного насоса, позволяющего с минимальными затратами времени и энергии производить «расхаживание» клапанов с минимальной длиной хода плунжера (0,05-0,2 м) и с 8-16 двойных ходов плунжера в минуту, за счет небольшого собственного хода и объемов гидроцилиндров.
Техническая задаче решается приводом гидравлический для восстановления работоспособности клапанов штангового глубинного насоса, включающим раму, гидравлический насос, пневмогидроаккумулятор, запорно-регулирующая арматура, гидробак, как минимум один цилиндр с поршнем и штоком, оснащенным узлом крепления штанги, регулируемый дроссель, функционально завязанный с концевыми электромагнитными ограничителями хода через станцию управления, соединенную также с запорно-регулирующей арматурой.
Новым является то, длина хода поршня со штоком цилиндра выполнена на 0,05-0,2 м больше величины растяжения штанг, а суммарный рабочий объем как минимум одного цилиндра изготовлен так, чтобы обеспечить 8-16 двойных ходов плунжера глубинного насоса в минуту.
Все силовые гидравлические приводы рассчитаны для обеспечения не более 5-6 двойных ходов плунжера глубинного насоса в минуту, что дает возможность эффективно поднимать жидкость из скважин с минимальными потерями на закрывание и открывание нагнетательного и всасывающего клапанов глубинного насоса. При этом рабочий ход плунжера глубинного насоса выбирается как можно больше (3-6 м), чтобы уменьшить количество открываний-закрываний клапанов для увеличения коэффициента полезного действия (КПД) глубинного насоса. Снижение уровня жидкости в колонне лифтовых труб или увеличении сопротивления на штоке плунжера глубинного свидетельствует о «залипании» как минимум одного клапана соответственно в открытом или закрытом положении. При «залипании» (потери подвижности) хотя бы одного из клапанов такой частоты работы и длины хода плунжера силовых гидравлических приводов для освобождения от «залипания» не достаточно. Как показала практика для восстановления работоспособности клапанов необходимо 8-16 двойных ходов плунжера («расхаживание») глубинного насоса в минуту с минимальной длиной хода: 0,05-0,2 м. Для этого разработан специальный привод гидравлический для восстановления работоспособности клапанов штангового глубинного насоса.
Разработанный привод гидравлический для восстановления работоспособности клапанов (не показаны) штангового глубинного насоса (не показан), включающий раму 1, гидравлический насос 2, пневмогидроаккумулятор 3, запорно-регулирующая арматура 4, гидробак 5, как минимум один цилиндр 6 (на количество цилиндров авторы не претендуют -выбирается опытным путем) с поршнем (не показан) и штоком 7, оснащенным узлом крепления 8 штанги 9, регулируемый дроссель 10, функционально завязанный с концевыми электромагнитными верхним 11 и нижним 12 ограничителями хода через станцию управления 13, соединенную также с запорно-регулирующей арматурой 4. Длина хода поршня со штоком 7 цилиндра 6 выполнена более на 0,05-0,2 м величины растяжения штанг 9, а суммарный рабочий объем как минимум одного цилиндра 6 изготовлен так, чтобы обеспечить 8-16 двойных ходов плунжера глубинного насоса в минуту, приводимого в движение штангами 9. Длина хода поршня со штоком 7 цилиндра 6 выполнена на 0,05-0,2 м больше величины растяжения штанг 9 для обеспечения учащенного хода плунжера глубинного насоса, причем чем глубже, тем больше эта величина, чтобы гарантировано нивелировать погрешность от растяжения штанг 9. Для обеспечения 8-16 двойных ходов плунжера глубинного насоса в минуту опытным путем определяют необходимый суммарный рабочий объем цилиндра(ов) 6 в зависимости от производительности насоса 2.
Конструктивные элементы и технологические соединения, не влияющие на работоспособность привода, на чертеже не показаны.
Привод гидравлический работает следующим образом.
При залипании одного из клапанов глубинного насоса на скважину 14 привозят привод гидравлический в сборе. Вес и размер привода легко умещается на любой мобильной платформе (на базе автомобилей марки УАЗ, ГАЗ, КАМАЗ и т.п.). Отсоединяют силовой привод от штанги 9, а раму 1 крепят на устье скважины так 14, чтобы штанга 9 и шток 7 плунжера были соосны. При помощи узла крепления 8 штангу 9 присоединяют к штоку 7. Исходя из глубины установки глубинного насоса в скважине 14, материала штанг 9 и нагрузки на узел крепления 8 (замеряется устьевым индикатором веса - не показан) определяют вероятную длину растяжения штанг 9. К этой длине растяжения штанг 9 прибавляют 0,05-0,2 м, причем чем глубже расположен глубинный насос, тем большую величину прибавляют. На расстоянии полученной длины устанавливают верхний 11 и нижний 12 ограничители хода. После чего запускают в работу гидравлический насос 2, который из гидробака 5 нагнетает жидкость через регулируемый дроссель 10 и запорно-регулирующую арматуру 4 в нижнюю часть цилиндра 6 для поднятия плунжером со штоком 7 штанг 8 или в верхнюю часть цилиндра 6 для опускания плунжером со штоком 7 штанг 8. Информация с верхнего 11 и нижнего 12 ограничителей хода поступает в блок управления 13, который регулирует работу запорно-регулирующей арматуры 4 для изменения направления потока подаваемой насосом жидкости, определяет какую ее долю направить в пневмогидроаккумулятор 3 для уравновешивания веса штанг 9 и плунжера при работе и пропускную способность дросселя 10 для небольшой коррекции объема подаваемой в цилиндр 6 жидкости гидравлическим насосом 2. Если требуются большие изменения подачи гидравлическим насосом 2 жидкости блок управления 13 подает сигнал на привод (не показан) гидравлического насоса 2 для уменьшения или увеличения его производительности (например, за счет скорости вращения в частотно-регулируемом приводе, сброса части нагнетаемой жидкости в гидробак 5 при асинхронном электрическом приводе или т.п.). Благодаря блоку управления 13 поддерживается 8-16 двойных ходов плунжера глубинного насоса в минуту при помощи регулировки работы с малыми ходами привода и снижается нагрузка на цилиндр 6 и, как следствие, снижается энергопотребление.
Как показала практика время на восстановление работоспособности клапанов штангового глубинного насоса сократилось в 3-7 раз, затраты энергии снизились в 5-9 раз.
Предлагаемый привод гидравлический для восстановления работоспособности клапанов штангового глубинного насоса позволяет с минимальными затратами времени и энергии производить «расхаживание» клапанов с минимальной длиной хода плунжера (0,05-0,2 м) и с 8-16 двойных ходов плунжера в минуту, за счет небольшого собственного хода и объемов гидроцилиндров.