ПРИВОД ШТАНГОВОГО СКВАЖИННОГО НАСОСА

ПРИВОД ШТАНГОВОГО СКВАЖИННОГО НАСОСА
Заявляемое устройство относится к области нефтедобычи, а именно к наземному гидравлическому оборудованию,  и может быть использовано для приведения в действие штангового скважинного насоса.
Известен «ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПРИВОД ДЛЯ СКВАЖИННОГО ШТАНГОВОГО НАСОСА» по патенту РФ на полезную модель №119411 от 27.03.2012, опубликованному 27.03.2012, МПК F04B47/04, содержащий гидравлический насос, подключенный к приводному электродвигателю, гидроцилиндр, бак для рабочей среды, запорный электрогидравлический элемент и предохранительный клапан, присоединенные к напорной линии насоса, датчик перемещения штока гидроцилиндра, систему управления, включающую программируемое устройство управления, при этом насос гидравлически соединен с баком для рабочей среды и через запорный электрогидравлический элемент - с полостью гидроцилиндра, отличающийся тем, что гидравлический насос представляет собой реверсивный, нерегулируемый гидравлический насос-мотор, а приводной электродвигатель выполнен реверсивным, кроме того, в систему управления введен частотный преобразователь, при этом система управления состоит из соединенных между собой программируемого устройства управления и частотного преобразователя, причем частотный преобразователь соединен с приводным электродвигателем, а программируемое устройство управления соединено с датчиком перемещения штока гидроцилиндра.
Наиболее близким по технической сути является «ГИДРОПРИВОД ГЛУБИННОГО ШТАНГОВОГО НАСОСА» по патенту РФ на полезную модель №76085 от 25.03.2008, опубликованному 10.09.2008, МПК F04B47/04, содержащий емкость для рабочей жидкости, силовой гидроцилиндр со штоком, нагнетательную линию, состоящую из трубопровода, гидронасоса и напорного фильтра, соединяющую емкость для рабочей жидкости с силовым гидроцилиндром, компенсационный контур, соединенный с силовым гидроцилиндром и состоящий из пневмогидроаккумулятора, мультипликатора, регулятора расхода жидкости, гидрораспределителя, сливной линии с фильтром, системы сброса избыточного давления, отличающийся тем, что в нагнетательной линии после напорного фильтра установлен дроссель и пропорциональный гидрораспределитель, выход которого соединен с входом ПЭВМ, в контур пропорциональный гидрораспределителя дополнительно установлен датчик давления рабочей жидкости, в емкости рабочей жидкости дополнительно установлен датчик температуры.
Известные из уровня техники конструкции гидравлических приводов штанговых насосов подвержены повышенному износу гидравлических насосов. Повышенный износ гидравлических насосов обусловлен эффектом сухого трения, наблюдающимся при запуске основного электродвигателя. Эффект сухого трения наблюдается при пуске устройства до заполнения линии подачи рабочей жидкостью.
Задачей предлагаемого технического решения является повышение ресурса привода штангового скважинного насоса.
Поставленная задача решена за счет привода штангового скважинного насоса, содержащего основной контур, соединяющий гидроаккумуляторы с рабочей полостью силового гидроцилиндра и линию подачи рабочей жидкости в гидроаккумуляторы, соединяющую емкость для рабочей жидкости с гидроаккумуляторами, при этом основной контур включает основной гидронасос, кинетически связанный с основным электродвигателем,  при этом линия подачи рабочей жидкости в гидроаккумуляторы содержит дополнительный гидронасос, кинетически связанный с дополнительным электродвигателем и гидравлический распределитель; основной гидронасос выполнен в виде аксиально-поршневого гидронасоса с наклонной шайбой; дополнительный гидронасос выполнен в виде нерегулируемого шестерёнчатого гидронасоса; дополнительный гидронасос выполнен в виде нерегулируемого аксиально-поршневого гидронасоса; привод штангового скважинного насоса содержит тандем основных гидронасосов; привод штангового скважинного насоса содержит снабженную маслоохладителем дренажную линию, соединяющую основной насос с емкостью для рабочей жидкости; привод штангового скважинного насоса дополнительно содержит автоматизированную систему управления.
Суть технического решения иллюстрирована чертежом, где изображен привод штангового скважинного насоса.
На чертеже изображены силовой гидроцилиндр 1, основной контур 2, линия 3 подачи рабочей жидкости, гидроаккумуляторы 4, емкость 5 для рабочей жидкости, основной гидронасос 6, основной электродвигатель 7, дополнительный гидронасос 8, дополнительный электродвигатель 9, гидравлический распределитель 10, дренажная линия 11, маслоохладитель 12.
Привод штангового скважинного насоса выполнен следующим образом.
Привод штангового скважинного насоса содержит основной контур 2, соединяющий гидроаккумуляторы 4 с рабочей полостью силового гидроцилиндра 1. Также привод штангового скважинного насоса содержит линию 3 подачи рабочей жидкости в гидроаккумуляторы 4, соединяющую емкость 5 для рабочей жидкости с гидроаккумуляторами 4. В качестве гидроаккумуляторов 4 использованы пневмогидроаккумуляторы. Основной контур 2 включает основной гидронасос 6, кинетически связанный с основным электродвигателем 7, например, валом. Основной гидронасос 6 опционально выполнен в виде электропропорционально регулируемого аксиально-поршневого гидронасоса с наклонной шайбой. Линия 3 подачи рабочей жидкости в гидроаккумуляторы 4 содержит дополнительный гидронасос 8, кинетически связанный с дополнительным электродвигателем 9 и гидравлический распределитель 10. Дополнительный гидронасос 8 опционально выполнен в виде нерегулируемого шестерёнчатого гидронасоса. Дополнительный гидронасос 8 так же может быть выполнен в виде нерегулируемого аксиально-поршневого гидронасоса. Повышение производительности привода  штангового скважинного насоса может обеспечиваться за счет использования тандема основных гидронасосов 6. Основной гидронасос 6 и емкость 5 для рабочей жидкости соединены дренажной линией 11, снабженной маслоохладителем 12. Привод штангового скважинного насоса дополнительно содержит автоматизированную систему управления, включающую в себя: средства коммутации и защиты электрических силовых и слаботочных цепей; средства контроля работы привода - датчики давления, температуры, уровня масла в баке, засорённости фильтров, положения штока гидроцилиндра 1; средства отображения информации - лампочные, стрелочные, цифровые индикаторы, ЖК-дисплей; контроллер (ПЭВМ), осуществляющий обработку получаемой от датчиков информации и управление работой всех узлов привода; программное обеспечение, включающее в себя алгоритмы, позволяющие на основании обрабатываемой контроллером информации ему самостоятельно, без участия оператора, принимать решения об изменении режима работы привода.
Привод штангового скважинного насоса работает следующим образом.
При начале работы первым включается дополнительный электродвигатель 9, при этом дополнительный гидронасос 8 через гидравлический распределитель 10 производит заполнение гидросистемы основного контура 2 маслом и производит зарядку гидроаккумуляторов 4 до необходимого рабочего давления. Наличие дополнительного гидронасоса 8, кинетически связанного с дополнительным электродвигателем 9  позволяет осуществлять заполнение гидросистемы основного контура 2 маслом и производит зарядку гидроаккумуляторов 4 до включения основного гидронасоса 6. Заполнение основного контура 2 маслом до включения основного электродвигателя 7 и начала работы основного гидронасоса 6, а так же предварительная зарядка гидроаккумуляторов 4 позволяет нивелировать эффект сухого трения в элементах устройства при запуске основного электродвигателя 7. Отсутствие эффекта сухого трения значительно увеличивает ресурс устройства, увеличивает срок безаварийной работы и повышает его надежность. После заполнения основного контура 2 маслом и зарядки гидроаккумуляторов 4 включается основной электродвигатель 7, при этом основной гидронасос 6 начинает перекачивание рабочей жидкости из гидроаккумуляторов 4 в рабочую полость силового гидроцилиндра 1 до достижения штоком гидроцилиндра 1 требуемой верхней точки хода. После достижения штоком гидроцилиндра 1 требуемой верхней точки хода производится реверсирование направления подачи основного гидронасоса 6 и рабочая жидкость перекачивается из силового цилиндра 1 в гидроаккумуляторы 4 до требуемой нижней точки хода. Таким образом, обеспечивается возвратно-поступательное перемещение штоком гидроцилиндра 2 колонны штанг и плунжера штангового насоса. Дополнительный гидронасос 8 в ходе работы устройства осуществляет подкачку рабочей жидкости в основной контур 1 для компенсации утечек гидросистемы. Гидроаккумуляторы 4 являются устройством уравновешивания - при подъёме колонны штанг давление в гидроаккумуляторах 4 помогает основному гидронасосу 6 перекачивать рабочую жидкость из гидроаккумуляторов 4 в рабочую полость силового гидроцилиндра 1. При опускании, колонна штанг под действием силы тяжести создаёт давление в гидроцилиндре 1, что помогает основному гидронасосу 6 перекачивать рабочую жидкость из рабочей полости гидроцилиндра 1 в гидроаккумуляторы 4, заряжая их.
Техническим результатом предлагаемого технического решения является повышение ресурса привода штангового скважинного насоса за счет привода штангового скважинного насоса, содержащего основной контур, соединяющий гидроаккумуляторы с рабочей полостью силового гидроцилиндра и линию подачи рабочей жидкости в гидроаккумуляторы, соединяющую емкость для рабочей жидкости с гидроаккумуляторами, при этом основной контур включает основной гидронасос, кинетически связанный с основным электродвигателем,  при этом линия подачи рабочей жидкости в гидроаккумуляторы содержит дополнительный гидронасос, кинетически связанный с дополнительным электродвигателем и гидравлический распределитель; основной гидронасос выполнен в виде аксиально-поршневого гидронасоса с наклонной шайбой; дополнительный гидронасос выполнен в виде нерегулируемого шестерёнчатого гидронасоса; дополнительный гидронасос выполнен в виде нерегулируемого аксиально-поршневого гидронасоса; привод штангового скважинного насоса содержит тандем основных гидронасосов; привод штангового скважинного насоса содержит снабженную маслоохладителем дренажную линию, соединяющую основной насос с емкостью для рабочей жидкости; привод штангового скважинного насоса дополнительно содержит автоматизированную систему управления.