ГИДРОПРИВОД ГЛУБИННОГО ШТАНГОВОГО НАСОСА

Полезная модель относится к области нефтедобычи и может использоваться для извлечения пластовых жидкостей из скважин.
Известны различные схемы гидроприводов насосов.
В частности известен гидропривод глубинного штангового насоса по патенту RU 87220, принятый в качестве ближайшего аналога.
Известный гидропривод содержит гидробак, приводной электродвигатель, сдвоенный гидронасос, гидрораспределитель, дроссель, силовой гидроцилиндр, гидропневмоаккумулятор, мультипликатор, содержащий гидромотор и гидронасос, воздушный теплообменник, масляные фильтры, различного назначения клапаны, датчики, указатели, теплоэлектронагреватель масла, трубопроводы, электронную систему управления.
Известный гидропривод глубинного штангового насоса имеет следующие недостатки:
- ограниченные функциональные возможности в части применения его для привода насосов, работающих на глубоких и сверхглубоких скважинах, объясняющиеся тем, что известный гидропривод характеризуется невысоким коэффициентом мультипликации (от 2 до 3) давления рабочей жидкости, что не позволяет создать усилие на штоке силового гидроцилиндра, достаточное для подъема вверх колонны насосных штанг и столба добываемой пластовой жидкости;
- недостаточное количество в схеме гидропривода гидропневмоаккумуляторов, что также снижает тяговое усилие на штоке силового гидроцилиндра и величину рабочего хода штока, ограничивая функциональные возможности гидропривода глубинного гидронасоса, в том числе и его производительность.
Задачей полезной модели является создание схемы гидропривода глубинного штангового насоса, расширяющей функциональные возможности гидропривода, в том числе и его производительность, и обеспечивающей глубинные штанговые насосы, применяемые для добычи пластовых жидкостей на глубоких и сверхглубоких скважинах, соответствующими для этих условий работы гидроприводами.
Техническим результатом полезной модели является устранение недостатков прототипа, а именно:
- увеличение тягового усилия на штоке силового гидроцилиндра и величины хода его штока.
Технический результат достигается тем, что в гидроприводе глубинного штангового насоса, содержащем гидробак, сдвоенный гидронасос, силовой гидроцилиндр, гидрораспределитель, мультипликатор, состоящий из гидромотора и гидронасоса, гидропневмоаккумулятор, напорный масляный фильтр, воздушный теплообменник, маслопроводы, согласно полезной модели, он снабжен дополнительным гидронасосом, в мультипликаторе применен качающий узел с регулируемым объемом, гидропривод снабжен по меньшей мере двумя гидропневмоаккумуляторами.
Снабжение гидропривода дополнительным гидронасосом позволяет использовать один из гидронасосов для постоянной фильтрации и охлаждения рабочей жидкости, а мощности двух других насосов использовать для создания совместно с гидропневмоаккумуляторами суммарного потока рабочей жидкости при подъеме колонны насосных штанг и нагнетания рабочей жидкости совместно с гидронасосом мультипликатора в гидропневмоаккумуляторы при опускании колонны насосных штанг. Суммирование потоков рабочей жидкости как при рабочем, так и при холостом ходе поршня силового гидроцилиндра, позволяет создать в штоковой полости значительное давление жидкости и тяговое усилие на штоке величиной до 20 тонн при подъеме колонны насосных штанг. Это обеспечивает применение гидроприводов по полезной модели при добыче пластовых жидкостей из глубоких и сверхглубоких скважин, что расширяет функциональные возможности гидроприводов и штанговых насосов в целом.
Применение в мультипликаторе качающего узла с регулируемым объемом с одной стороны позволяет быстро изменять коэффициент мультипликации давления рабочей жидкости на месте эксплуатации гидропривода без регулировки его на заводе - изготовителе, с другой стороны - регулировать коэффициент мультипликации в зависимости от нагрузки на штоке силового гидроцилиндра. Максимальное значение коэффициента мультипликации может достигать 5,0 и более, что способствует достижению тягового усилия на штоке до 20 тонн и что расширяет функциональные возможности гидроприводов и насосов в целом.
Снабжение гидропривода по меньшей мере двумя гидропневмоаккумуляторами обеспечивает суммирование потоков рабочей жидкости, находящейся в аккумуляторах под давлением сжатого азота. Это позволяет увеличить длину рабочего хода штока силового гидроцилиндра вплоть до 6,0 метров, что в свою очередь обеспечивает увеличение производительности штангового насоса за счет уменьшения относительного времени разгона поршня при движении колонны насосных штанг вверх.
Сущность полезной модели поясняется принципиальной схемой гидропривода.
Гидропривод глубинного штангового насоса содержит гидробак 1, приводной электродвигатель 2 и гидронасос 3, приводной электродвигатель 4 и сдвоенный гидронасос, состоящий из гидронасосов 5 и 6, предохранительные гидроклапаны 7, 8 и 9, обратные клапаны 10, 11 и 12, логические клапаны 13 и 14 с крышками 15 и 16, напорный фильтр 17, гидрораспределители 18, 19, 20, 21, силовой гидроцилиндр 22, расширительный бак 23, предохранительный клапан 24, гидромотор 25, гидронасос 26, теплообменники 27 и 28, сливные фильтры 29, 30, гидропневмоаккумуляторы 31, ресиверы 32, запорно-предохранительные блоки 33, блок зарядки 34 с предохранительным клапаном 35, нагреватель масла 36, фильтр-сапун 37, указатель уровня масла 38, датчик температуры масла 39, манометры 40.
Гидропривод работает следующим образом.
При включении приводных электродвигателей включается электронная система управления.
При подъеме колонны насосных штанг рабочая жидкость от гидронасоса 6 через обратный клапан 11, напорный фильтр 17 и пропорциональный гидрораспределитель 18 поступает в штоковую полость силового гидроцилиндра 22. Через заданное время на разгон поршня гидроцилиндра (регулируемое через систему управления пропорциональным гидрораспределителем 18) подключается гидронасос 3 и гидропневмоаккумуляторы 31 через гидрораспределитель 19. Происходит суммирование трех потоков рабочей жидкости, подаваемой под давлением в штоковую полость гидроцилиндра 22. Из поршневой полости гидроцилиндра 22 рабочая жидкость сливается в расширительный бак 23. Максимальная величина давления в гидросистеме регулируется предохранительными клапанами 7 и 8.
При опускании колонны насосных штанг вниз под действием собственного веса рабочая жидкость из гидроцилиндра 22 через гидрораспределители 18 и 19 поступает на гидромотор 25 мультипликатора и вращает гидронасос 26, который нагнетает рабочую жидкость в гидропневмоаккумуляторы 31. Одновременно с гидронасосом 26 работают гидронасосы 3 и 6. При этом происходит суммирование трех потоков рабочей жидкости, нагнетаемой в гидропневмоаккумуляторы.
При работе гидросистемы происходит постоянное прокачивание гидронасосом 5 рабочей жидкости через воздушные теплообменники 27 и 28 и фильтрация ее сливными фильтрами 29 и 30.
С помощью датчика 41 через коэффициент вычисляется нагрузка на штоке глубинного насоса.
Клапан 24 предохраняет жидкость внутри бака 23 от избыточного давления.
Температуру рабочей жидкости и уровень ее в баке контролируют с помощью датчиков 38 и 39.
Клапан 35 предохраняют ресиверы 32 от избыточного давления.