Гидравлический привод штангового скважинного насоса

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к гидравлическим приводам скважинных штанговых глубинных насосов для добычи нефти.
Известен привод скважинного штангового насоса (патент RU201454), содержащий единую раму, на которой установлены двигатель, механизм, преобразующий вращательное движение в возвратно-поступательное и включающий ведущую нижнюю и ведомую верхнюю звездочки, охваченные замкнутой цепью, которая связана с кареткой, соединенной с противовесом, который связан через гибкое звено с узлом подвески штанг, где в качестве двигателя применен гидравлический двигатель, оснащенный нагнетательным насосом с регулятором подачи жидкости, позволяющим изменять скорость и направление подачи жидкости в двигатель.
Недостатками известной конструкции являются сложность конструкции и низкая надежность, поскольку наличие большого количества деталей и узлов снижают надежность и усложняют конструкцию.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является известный (патент RU161852) гидропривод скважинного штангового насоса, состоящий из гидроцилиндра, жесткой опорной плиты, гибкой тяги, где силовой гидроцилиндр выполнен в виде колонны из ступеней, состоящих из гидроцилиндров не менее двух и 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 звеном поднимать как шток, так и корпус гидроцилиндра.
Недостатком известной конструкции является низкая технологичность и надежность устройства вследствие ограниченного ресурса уплотнения штоков гидроцилиндров, при этом для проведения ремонтных работ останавливают привод, разбирают соединение штоков, втягивают шток гидроцилиндра, с помощью автокрана демонтируют гидроцилиндр с трубопроводами и на его место устанавливают новый гидроцилиндр и в обратном порядке проводят монтаж. Данная процедура занимает от 3 ч до 6 ч. При этом скважина простаивает. Кроме того, под разные условия эксплуатации скважин, в частности: климат, нагрузка, длина хода, необходимо каждый раз изготавливать различные типоразмеры гидроцилиндров с разными диаметрами штоков и гильз и разные типы уплотнений, вследствие чего затруднена их унификация, а, следовательно, известное устройство имеет низкую технологичность.
Техническим результатом заявленной полезной модели является расширение ассортимента средств, используемых в качестве гидроприводов штанговых скважинных насосов, техническим результатом заявленной полезной модели является повышение надежности и технологичности устройства.
Технический результат достигается тем, что в гидравлическом приводе штангового скважинного насоса, содержащем привод возвратно-поступательного действия, связанный с устьевым штоком скважины, насосную гидростанцию, трубопроводы и рукава высокого давлении, интеллектуальную электронную систему управления, согласно полезной модели привод возвратно-поступательного действия выполнен в виде двух героторных реверсивных гидромоторов, расположенных с двух сторон от зубчатой рейки, при этом гидромоторы контактируют с зубчатой рейкой посредством шестерней.
Использование в качестве привода возвратно-поступательного действия расположенных двух героторных реверсивных гидромоторов, расположенных с двух сторон от зубчатой рейки и контактирующих с зубчатой рейкой посредством шестерней позволяет повысить надежность устройства, поскольку передача крутящего момента типа шестерня-рейка обладает высокой степенью надежности одновременно с высокой нагрузочной способностью. Кроме того, заявленная конструкция позволяет отказаться от необходимости применения гидроцилиндров, типоразмеры которых необходимо привязывать к параметрам и условиям эксплуатации конкретных скважин. Заявленная конструкция привода, в свою очередь, состоит из стандартных, серийно выпускаемых узлов, может использоваться для скважин с любыми параметрами, что повышает ее технологичность.
Сущность заявленного изобретения поясняется принципиальной схемой.
Привод штангового скважинного насоса гидравлический включает реверсивные героторные гидромоторы 1, расположенные с двух сторон от зубчатой рейки 2, связанные с зубчатой рейкой 2 посредством шестерней 3, зубчатая рейка 2 связана с полированным штоком 4 скважины муфтовой устьевой подвеской, привод штангового скважинного насоса гидравлический также включает: расширительный бачок подпитки гидромоторов 5; гидропанель с регулирующей аппаратурой 6, аппарат теплообменный 7, насосы шестеренные 8, клапан предохранительный 9, фильтр сливной с датчиком загрязненности 10, частотный преобразователь 11.
Гидробак насосной станции, указатель уровня жидкости в гидробаке, манометр визуального контроля давления, контрольная точка давления в контуре охлаждения, кран сливной в гидробаке отдельными позициями на схеме не обозначены. Реверсивные героторные гидромоторы установлены на опорную плиту, закрепленную на планшайбе устьевой арматуры скважины.Героторные реверсивные гидромоторы с зубчатой передачей крутящего момента типа шестерня-рейка соединены с полированным штоком скважины посредством муфтовой устьевой подвески, это позволяет им передавать через зубчатую рейку, направляющую и муфтовую подвеску на устьевой шток и глубинный насос скважины возвратно-поступательное движение.
При подъёме колонны штанг рабочая жидкость от основного насоса нагнетается через гидрораспределитель в реверсивные гидромоторы, на валы которых установлены шестерни, входящие в зацепление с зубчатой рейкой, вращает их, передавая крутящий момент, и осуществляет перемещение полированного штока и зубчатой рейки вверх по направляющей. При этом скорость перемещения и длина хода полированного штока контролируется интеллектуальной электронной системой управления с частотным преобразователем путём регулирования оборотов вращения электродвигателя основного насоса. Жидкость (масло гидравлическое), которая вытесняется из гидромоторов, далее попадает в расширительный бачок с сапуном, который находится выше гидромоторов. Перепады давления в напорной магистрали контролируются электронным датчиком давления, установленным в гидропанели напорной магистрали, а защиту от избыточного давления обеспечивает предохранительный клапан. При опускании, под весом колонны штанг, рабочая жидкость из расширительного бачка проходит через гидромоторы и распределитель к основному насосу и раскручивает его, передавая вращение через муфты электродвигателю, регулировка скорости опускания осуществляется изменением оборотов электродвигателя частотным преобразователем путем рекуперативного торможения электродвигателя. При этом вырабатывается некоторое количество электроэнергии, которую потом используют при подъёме колонны штанг и плунжера глубинного насоса (экономия энергии до 30%). В гидросистеме привода имеется отдельный контур охлаждения и фильтрации рабочей жидкости, состоящий из малого насосного агрегата, трубопроводов и РВД, теплообменника и сливного фильтра с датчиком загрязненности. Электродвигатели малого насоса и привода вентилятора включаются от датчика температуры в гидробаке. Режимы работы привода ШСН (штанговый скважинный насос), контроль и обработка показаний датчиков, а также точная индивидуальная настройка параметров работы осуществляется с помощью интеллектуальной электронной системы управления и соответствующего программного обеспечения. Гидромоторы устанавливаются на опорную плиту с вертикальной направляющей, по которой движется вверх и вниз зубчатая рейка, при этом осуществляется контроль длины хода полированного штока и скорости движения при подъёме и опускании колонны штанг. Эта металлоконструкция крепится на планшайбу устьевой арматуры скважины стандартными шпильками.