СТАНОК-КАЧАЛКА

Полезная модель относится к установкам, предназначенным для добычи нефти штанговыми насосами с наклонно пробуренных скважин.
Известен станок-качалка (Рис.4.50, стр.201, книга С.Л. Никишенко, «Нефтепромысловое оборудование», изд. «ИН-Фолио», Волгоград - 2008), содержащий раму, балансир, соединенный одним концом с помощью траверсы с двумя шатунами механизма возвратно-поступательного движения, а другим концом - с головкой, связанной с канатом, состоящим из двух ветвей, соединенных с подвеской полированного штока. Указанным станком-качалкой невозможно с помощью штангового насоса добывать вязкую нефть со скважин, где полированные штоки расположены наклонно относительно поверхности земли.
Технической задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является расширение технических возможностей станка-качалки.
Данная техническая задача решается за счет того, что в станке-качалке, содержащем раму, балансир, соединенный одним концом с помощью траверсы с двумя шатунами механизма возвратно-поступательного движения, а другим концом - с головкой, связанной с канатом, состоящим из двух ветвей, соединенных с подвеской полированного штока, новым является то, что балансир выполнен в виде одноплечего рычага и содержит головку с выпуклой стенкой на одном конце, а другим концом установлен с возможностью поворота на раме, при этом верхняя часть головки с выпуклой стенкой балансира с помощью траверсы шарнирно соединена с двумя шатунами механизма возвратно-поступательного движения, причем к подвеске полированного штока присоединен один конец толкателя, выполненного в виде стержня и расположенного соосно полированному штоку, а на другом конце толкателя закреплена дополнительная подвеска с дополнительным канатом, состоящим из двух ветвей, лежащих на выпуклой стенке верхней части головки и соединенных свободными концами к нижней части головки балансира, причем стержень толкателя выполнен с плоской гранью на боковой стенке, расположенной параллельно оси стержня, при этом кротчайшее расстояние в поперечном сечении стержня от плоскости грани до оси стержня равно радиусу ветви каната, причем толкатель плоской гранью прилегает к выпуклой стенке верхней части головки, причем толкатель выполнен в виде трехгранной призмы или в виде параллелепипеда, причем дополнительная подвеска выполнена в виде половинки блока для дополнительного каната, причем в половинке блока с плоской стенки выполнена цилиндрическая выборка расположенная по оси симметрии половинки блока, при этом в цилиндрической выборке установлена тонкая часть двухступенчатой втулки, выполненная с резьбой на внутренней ее стенке, при этом в тонкую часть двухступенчатой втулки ввернут резьбовой выступ, выполненный на конце толкателя, который зафиксирован контргайкой, причем станок-качалка снабжен направляющим роликом, расположенным напротив выпуклой стенки верхней части головки балансира в месте прилегания толкателя к этой стенке, причем ось направляющего ролика выполнена двухступенчатой, направлена параллельно оси поворота балансира и прикреплена толстой частью к одному концу планки, закрепленной другим концом к раме, при этом направляющий ролик установлен на тонкой части упомянутой оси с фиксацией его от осевого перемещения, а на боковой стенке направляющего ролика выполнен кольцевой паз с торообразным дном, при этом между направляющим роликом и выпуклой стенкой головки балансира расположен толкатель, контактирующий с торообразным дном кольцевого паза направляющего ролика.
На фиг.1 схематично изображен общий вид станка-качалки при крайнем нижнем положении полированного штока; на фиг.2 - вид А фиг.1 без рамы, направляющего ролика и планки; на фиг.3 изображено поперечное сечение толкателя, выполненного в виде стержня с плоской гранью; на фиг.4 - поперечное сечение толкателя, выполненного в виде трехгранной призмы; на фиг.5 - поперечное сечение толкателя, выполненного в виде параллелепипеда; на фиг.6 изображен вид Б фиг.1 на дополнительную подвеску; на фиг.7 - вид В фиг.1 на направляющий блок с планкой; на фиг.8 схематично изображен общий вид станка-качалки при крайнем верхнем положении полированного штока.
Станок-качалка содержит раму 1 (фиг.1), балансир 2, соединенный одним концом с помощью траверсы 3 с двумя шатунами 4 механизма 5 возвратно-поступательного движения. Другим концом балансир 2 соединен с головкой 6, связанной с канатом 7, (канат закреплен к верхней части головки 6). Канат 7 состоит из двух ветвей 8 и 9, которые соединены с подвеской 10 полированного штока 11. Балансир 2 выполнен в виде одноплечего рычага 12 и содержит головку 6 с выпуклой стенкой 13 на левом (по фиг.1) конце. Правым концом балансир 2 установлен с возможностью поворота на раме 1. Верхняя часть головки 6 с выпуклой стенкой 13 балансира 2 с помощью траверсы 3 шарнирно соединена с двумя шатунами 4 механизма 5 возвратно-поступательного движения. К подвеске 10 полированного штока 11 присоединен один конец толкателя 14, выполненного в виде стержня и расположенного соосно полированному штоку 11. На другом конце толкателя 11 закреплена дополнительная подвеска 15 с дополнительным канатом 16, состоящим из двух ветвей 17 и 18. Эти ветви 17 и 18 лежат на выпуклой стенке 13 верхней части головки 6 и соединены свободными концами к нижней части 19 головки 6 балансира 2.
В другом варианте исполнения станка-качалки стержень толкателя 14 выполнен с плоской гранью 20 (фиг.3) на боковой стенке. Эта грань 20 расположена параллельно оси стержня. Кротчайшее расстояние h в поперечном сечении стержня от плоскости грани до оси стержня равно радиусу ветви 8 каната 7. Благодаря этому стержень толкателя 14 с плоской гранью 20 располагается параллельно прямому участку ветви каната 7. Толкатель 14 плоской гранью 20 прилегает к выпуклой стенке 13 верхней части головки 6. Также в другом варианте исполнения станка-качалки толкатель 14 выполнен в виде трехгранной призмы 21 (фиг.4) или в виде параллелепипеда 22 (фиг.5). Дополнительная подвеска 15 выполнена в виде половинки блока 23 для дополнительного каната 16. В половинке блока 23 с плоской стенки 24 выполнена цилиндрическая выборка 25. Она расположена по оси симметрии половинки блока 23. В цилиндрической выборке 23 установлена тонкая часть 26 двухступенчатой втулки 27, выполненная с резьбой на внутренней ее стенке. В тонкую часть 26 двухступенчатой втулки 27 ввернут резьбовой выступ 28, выполненный на конце толкателя 14, который зафиксирован контргайкой 29. Также в другом варианте исполнения станок-качалка снабжен направляющим роликом 30 (фиг.7). Он расположен напротив выпуклой стенки 13 верхней части головки 6 балансира 2 в месте прилегания толкателя 14 к этой стенке 13. Ось 31 направляющего ролика 30 выполнена двухступенчатой, направлена параллельно оси поворота балансира 2 и прикреплена толстой частью 32 к верхнему концу планки 33. Планка 33 закреплена нижним концом к раме 1. Направляющий ролик 30 установлен на тонкой части 32 оси 31 с фиксацией его от осевого перемещения с помощью шайбы 34 и болта 35. Болта 35 ввернут в резьбовую выборку, выполненную на оси 31. На боковой стенке направляющего ролика 30 выполнен кольцевой паз 36 с торообразным дном. Между направляющим роликом 30 и выпуклой стенкой 13 головки 6 балансира 2 расположен толкатель 14, контактирующий с торообразным дном кольцевого паза 36 направляющего ролика 30.
Работает станок-качалка следующим образом. Допустим, что полированный шток 11 находится в крайнем нижнем положении (как изображено на фиг.1) и балансир 2 с головкой 6 также находятся в крайнем нижнем положении. При включении в работу механизма 5 возвратно-поступательного движения, шатуны 4 тянут с помощью траверсы 3 верхнею часть головки 6 вправо. При этом головка 6 с балансиром 2 поворачиваются относительно оси балансира 2 по часовой стрелки. Головка 6, поворачиваясь в этом направлении, с помощью ветвей 8 и 9 каната 7 и подвески 10, поднимает наклонно - вверх полированный шток 11. Последний перемещается в уплотнительном устройстве 37 (фиг.1) и через колонну штанг перемещает плунжер штангового насоса и вязкую нефть наклонно - вверх. После достижения балансира 2 с головкой 6 крайнего верхнего положения (это положение изображено на фиг.8), шатуны 4 перемещают с помощью траверсы 3 верхнею часть головки 6 влево. При этом головка 6 с балансиром 2 поворачиваются относительно оси балансира 2 против часовой стрелки. Головка 6, поворачиваясь в этом направлении, с помощью ветвей 17 и 18 дополнительного каната 16 и дополнительной подвески 15, опускает толкатель 14 наклонно - вниз. Соединенный с толкателем 14, полированный шток 11 с колонной штанг и плунжером, также перемещаются наклонно - вниз. После достижения головки 6 с балансиром 2 крайнего нижнего положения работа станка-качалки происходит аналогично вышеописанному.
При ослаблении натяжения ветвей 17 и 18 дополнительного каната 16, а также при монтаже станка-качалки ветви 17 и 18 натягивают следующим образом. Вначале, удерживая от поворота газовым или цепным ключом толкатель 14, откручивают с резьбового выступа 28 толкателя на несколько оборотов контргайку 29. Затем за толстую часть поворачивают двухступенчатую втулку 27 по часовой стрелке (если смотреть со стороны толкателя 14). При этом некоторая часть резьбового выступа 28 выходит из двухступенчатой втулки 27, а половинка блока 23 перемещается наклонно - вверх от толкателя 14. Из-за этого натягиваются ветви 17 и 18 дополнительного каната 16. После натяжения этих ветвей закручивают контргайку 29, чтобы не повернулся резьбовой выступ 28 толкателя 14 относительно двухступенчатой втулка 27 и чтобы при этом не ослабло натяжение ветвей 17 и 18. При натяжении ветвей 17 и 18 дополнительного каната 16, когда толкатель 14 выполнен в виде параллелепипеда, этот толкатель удерживают от поворота гаечным ключом.
Выполнение толкателя в виде стержня с плоской гранью повышает надежность предлагаемого станка-качалки. Плоская грань стержня прилегает к выпуклой стенке головки балансира и препятствует повороту стержня вокруг своей оси, сохраняя надежное крепление толкателя к подвескам. Масса толкателя, выполненного в виде трехгранной призмы, меньше массы стержня круглого поперечного сечения при одинаковой устойчивости этих толкателей. Из-за этого повышается удобство при сборке - разборке предлагаемого станка-качалки. Выполнение толкателя в виде параллелепипеда так же повышает удобство при сборке-разборке предлагаемого станка-качалки, так как при креплении или снятии такого толкателя с подвески, он удерживается от поворота удобным (по сравнению с газовым или цепным) гаечным ключом. Выполнение дополнительной подвески в виде половинки блока позволяет удерживать дополнительный канат без дополнительных деталей, так как этот канат располагается в ручье половинки блока. Двухступенчатая втулка, выполненная с резьбой на внутренней ее стенке и установленная тонкой частью в цилиндрической выборке половинки блока, позволяет менять натяжение ветвей дополнительного каната поворотом этой втулки. Ролик 38 повышает удобство при креплении толкателя к подвескам 10 и 15, а так же - при снятии толкателя с этих подвесок, так как он позволяет удерживать толкатель соосно полированному штоку.
При работе предлагаемого станка-качалки балансир не только тянет наклонно вверх полированный шток, но и толкает его дополнительным канатом наклонно вниз, обеспечивая работу штангового насоса при добыче вязкой нефти с наклонно пробуренных скважин. Поэтому предлагаемый станок-качалка, в отличие от прототипа, позволяет добывать из скважин вязкую нефть штанговыми насосами, где полированные штоки расположены наклонно относительно поверхности земли.
Перечень использованной литературы:, книга С.Л. Никишенко, «Нефтепромысловое оборудование», изд. «ИН-Фолио», Волгоград - 2008, Рис.4.50, стр.201