ГИДРОПРИВОД ШТАНГОВОГО ГЛУБИННОГО НАСОСА

Полезная модель относится к нефтепромысловому оборудованию, а именно к оборудованию для добычи пластовой жидкости из скважины, и предназначено для приведения в действие штангового глубинного насоса.
Принудительный подъем нефти из скважины с помощью насосов наиболее продолжительный в жизни месторождения; Одной из разновидностей этого способа является добыча нефти установками штанговых глубинных насосов, которые представляет собой поршневой насос одинарного действия, шток которого связан колонной штанг с наземным гидроприводом, который в свою очередь может быть выполнен в виде станка-качалки, преобразующего вращательное движение первичного двигателя в возвратно-поступательное движение плунжеру насоса и колонны штанг, либо в виде гидропривода, обеспечивающего возвратно-поступательное движение плунжеру насоса и колонны штанг. При ходе плунжера вверх в цилиндре насоса возникает разрежение и нижний (всасывающий) клапан поднимается, открывая доступ жидкости из скважины (процесс всасывания). Одновременно столб жидкости, находящийся над плунжером оказывает давление на нагнетательный клапан, закрывая его, поднимается вверх и выбрасывается из насосно-компрессорных труб.
Известен гидропривод штангового глубинного насоса, состоящий из силового цилиндра, гидрораспределителя, узла регулировки хода и гидроцилиндра, смонтированного на корпусе в виде стойки-пирамиды, отличающийся тем, что стойка-пирамида выполнена из труб, являющихся емкостью и теплообменником для рабочей жидкости, а гидроцилиндр установлен выходом штока вертикально вверх и соединен с колонной штанг с помощью каретки, см. патент РФ №2105199.
Известен гидропривод глубинного штангового насоса, содержащий гидроприводной цилиндр с поршнем и штоком для соединения с колонной штанг глубинного насоса, емкость для рабочей жидкости, пневмогидроаккумулятор, силовой насос, трубопроводы, распределитель для попеременной подачи силовым насосом рабочей жидкости из емкости в надпоршневую и подпоршневую полости гидроприводного цилиндра и для возврата рабочей жидкости в емкость, см. патент РФ №2241854. Недостатком известного гидропривода является то, что нет баланса нагрузок при ходе поршня вверх и ходе вниз. В связи с этим в гидроприводе используется насос повышенной мощности. Не исключена возможность утечки рабочей жидкости.
Известна гидроприводная глубиннонасосная установка, содержащая гидроприводной и уравновешивающий цилиндры, поршни которых соединены с насосными штангами, силовой насос, связанный с распределителем потока рабочей жидкости, и гидроаккумулятор, см. патент РФ №2073119. В этом устройстве распределитель сообщает полости цилиндров с гидроаккумулятором, силовым насосом и дополнительным баком. В одной из позиций распределителя рабочая полость приводного цилиндра сообщена с гидроаккумулятором и силовым насосом, а полость уравновешивающего цилиндра сообщена с дополнительным баком. В другой позиции полость уравновешивающего цилиндра сообщена с гидроаккумулятором и силовым насосом, а полость приводного цилиндра сообщена с дополнительным баком. Площадь поршня уравновешивающего цилиндра меньше площади поршня приводного цилиндра в соотношении усилий на устьевом штоке при ходе вниз к усилию при ходе его вверх. Установка имеет низкую надежность в работе уплотнений штоков и плунжеров, в связи с чем имеют место утечки рабочей жидкости и не обеспечивается равномерная нагрузка на траверсу.
Техническая проблема, на разрешение которой направлена заявляемая полезная модель заключается в следующем. Соединение штока с колонной насосных штанг осуществляется через муфту устьевого штока. Устьевой шток передает возвратно-поступательные движения от штока гидропривода штанговому глубинному насосу. Устьевой шток представляет собой металлический стержень, который с обеих концов имеет присоединительную резьбу предназначенную для соединения колонны насосных штанг с наземным оборудованием. Учитывая особенность конструкции устьевого штока, такую как высокая чистота поверхности для возможности надежной герметизации устья скважины, очень часто устьевой шток называют полированным штоком. Классический вариант соединения полированного штока со штоком гидропривода приводит к необходимости поднимать гидропривод на значительную высоту и устанавливать на специальный достаточно прочный и устойчивый каркас для восприятия и компенсации значительных ветровых нагрузок, которые воспринимает все наземное оборудование.
Задача, решаемая описываемой полезной моделью, заключается в упрощении конструкции и повышении надежности работы гидропривода.
Сущность заявляемой полезной модели как технического решения выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для достижения указанного выше обеспечиваемого полезной моделью технического результата.
Гидропривод штангового глубинного насоса, включающий гидроприводной цилиндр с поршнем и штоком для соединения через установленный на устьевой арматуре скважины сальник с колонной штанг глубинного насоса, а также средства для подачи в гидравлический цилиндр рабочей жидкости, характеризуется тем, что шток гидроприводного цилиндра непосредственно соединен с колонной насосных штанг глубинного насоса, при этом гидропривод снабжен промежуточной камерой, дополнительным трубопроводом сообщенной со средствами подачи рабочей жидкости.
В этом заключается совокупность существенных признаков, обеспечивающая получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.
Кроме того, заявленное техническое решение характеризуется наличием ряда дополнительных признаков, а именно:
- промежуточная камера выполнена в виде камеры, отделяющей зону выхода штока гидроцилиндра в окружающую среду, при этом давление в промежуточной камере устанавливают меньшем, чем давление в полости гидроприводного цилиндра, но большим, чем давление окружающей среды;
- промежуточная камера выполнена в виде установленной на устьевой арматуре скважины камеры, охватывающей сальник и перекрывающей зону выхода штока гидроприводного цилиндра из сальника, при этом давление в промежуточная камера устанавливают большим, чем давление в насосно-компрессорных трубах скважины;
- промежуточная камера выполнена в виде установленной на устьевой арматуре скважины камеры, охватывающей сальник и одновременно перекрывающей зону выхода штока гидроцилиндра из сальника и зону выхода штока из гидроцилиндра, при этом давление в промежуточной камере устанавливают меньшем, чем давление в полости гидроприводного цилиндра, но большим, чем давление в насосно-компрессорных трубах скважины.
Обеспечиваемый полезной моделью технический результат заключается в том, что заявленная компоновка снижает общую высоту конструкции примерно вдвое и позволяет использовать большую величину хода штока гидроприводного цилиндра, не увеличивая при этом габариты и высоту каркаса наземного оборудования. Промежуточная камера устраняет попадание механических примесей и нефтепродуктов со штока в полость гидравлического цилиндра или в окружающую среду.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором на фиг. 1-3 представлены три различных варианта выполнения промежуточной камеры.
Гидропривод штангового глубинного насоса включает гидроприводной цилиндр 1 с поршнем 2 и штоком 3 для соединения через установленный на устьевой арматуре скважины сальник 4 с колонной штанг глубинного насоса, а также средства для подачи в гидравлический цилиндр рабочей жидкости (на чертеже не показаны). Шток 3 гидроприводного цилиндра 1 непосредственно соединен с колонной насосных штанг глубинного насоса. Гидропривод снабжен промежуточной камерой 5, дополнительным трубопроводом сообщенной со средствами подачи рабочей жидкости.
В одном из вариантов промежуточная камера выполнена в виде камеры 5, отделяющей зону выхода штока 3 гидроприводного цилиндра 1 в окружающую среду, при этом давление в промежуточной камере 5 устанавливают меньшем, чем давление в полости гидроприводного цилиндра 1, но большим, чем давление окружающей среды.
Во втором варианте промежуточная камера 5 выполнена в виде установленной на устьевой арматуре скважины камеры, охватывающей сальник 4 и перекрывающей зону выхода штока 3 гидроприводного цилиндра 1 из сальника 4, при этом давление в промежуточной камере 5 устанавливают большим, чем давление в насосно-компрессорных трубах скважины.
В третьем варианте промежуточная камера 5 выполнена в виде установленной на устьевой арматуре скважины камеры, охватывающей сальник 4 и одновременно перекрывающей зону выхода штока 3 гидроприводного цилиндра 1 из сальника 4 и зону выхода штока 3 из гидроприводного цилиндра 1, при этом давление в промежуточной камере 5 устанавливают меньшем, чем давление в полости гидроприводного цилиндра 1, но большим, чем давление в насосно-компрессорных трубах скважины.
Заявленное устройство работает следующим образом.
В заявленной компоновке штока 3 гидроприводного цилиндра 1 использован в качестве традиционного полированного штока компоновки штанг и передает возвратно-поступательные движения от штока 3 гидроприводного цилиндра 1 к штанговому глубинному насосу. Промежуточная камера 5 во всех вариантах ее выполнения разгружает сальник 4 и препятствует попаданию нефтепродуктов и грязи в масло гидроприводного цилиндра и в окружающую среду.
Возможность промышленного применения заявленного технического решения подтверждается известными и описанными в заявке средствами и методами, с помощью которых возможно осуществление полезной модели, в том виде, как она охарактеризована в формуле полезной модели. Предложенное устройство может быть изготовлено промышленным способом из известных материалов с использованием известных технологий и технических средств.