СТАНОК-КАЧАЛКА
PUMPING UNIT

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для привода скважинных штанговых насосов.
Известен также станок-качалка, содержащий основание, опорную стойку, на которой расположен балансир с головкой, связанный с подшипником, установленным на опорной стойке, электродвигатель, противовесы, дополнительную уравновешивающую систему, выполненную в виде груза, размещенного внутри трубы, установленной на самостоятельном фундаменте, в боковой поверхности трубы предусмотрен люк и разгрузочное устройство, причем груз соединен с полированным штоком гибкой тягой, через роликовый блок (патент RU №2317444, F04B 47/02, 20.02.2008).
Недостатком является невозможность утилизации попадающих во внутрь трубы дополнительной уравновешивающей системы природных осадков. Скапливание осадков в нижней части трубы приводит к образованию ледовых сталагмитов, ограничивающих движения дополнительного уравновешивающего груза вниз, тем самым ослаблению гибкой тяги и ее скатыванию с роликового блока и обрыва, вызывающему отказ станка-качалки в целом. Также недостатком является отсутствие люка и отсутствие стационарной системы разгрузки, что вызывает осложнения при монтаже-демонтаже противовеса.
Известен станок-качалка, содержащий основание, опорную стойку, на которой расположен балансир с шарнирно прикрепленной к нему головкой, связанный с установленным на опорной стойке подшипником, электродвигатель, дополнительную уравновешивающую систему, имеющую опору, выполненную в виде трубы, установленной на самостоятельном фундаменте, внутри которой подвешен и перемещается груз, соединенный с полированным штоком гибкой тягой, перекинутой через роликовый блок, в нижней части боковой поверхности трубы на уровне груза выполнен люк и разгрузочное устройство, в нижней трети длины уравновешивающей системы, расположенной ниже поверхности земли, выполнены радиальные отверстия, сообщающие полость полого фундамента с породой земли, а верхняя треть этого же полого фундамента оборудована клапанным механизмом, установленным на пакере, причем приемная часть клапана гидравлическим каналом соединена с верхней частью того же полого фундамента, а выкидной клапан гидравлически связан с перфорационными отверстиями, в нижней части уравновешивающей системы установлен короб с вмонтированным в него разгрузочным устройством, представляющим собой задвижку, в коробе выполнен люк, размеры которого превышают размеры груза (патент RU №2656079, F04B 47/02, 30.05.2018).
Недостатком является попадание природных осадков в трубу уравновешивающей системы, отсутствие изоляции груза от попадания осадков. Также недостатком является сложность монтажа-демонтажа уравновешивающей системы.
Задачей предлагаемого изобретения является упрощение конструкции путем совершенствования системы отведения осадков, попадающих во внутрь опоры дополнительной уравновешивающей системы, и создание механизма, упрощающего монтажные работы.
Поставленная задача достигается тем, что в станке-качалке, содержащем основание, опорную стойку, на которой расположен балансир с шарнирно прикрепленной к нему головкой, связанный с установленным на опорной стойке подшипником, электродвигатель, дополнительную уравновешивающую систему, имеющую опору, выполненную в виде трубы, установленной на самостоятельном фундаменте, внутри которой подвешен и перемещается груз, соединенный с полированным штоком гибкой тягой, перекинутой через роликовый блок, в нижней части боковой поверхности трубы на уровне груза выполнен люк и разгрузочное устройство, согласно предлагаемому техническому решению груз подвешен на внутритрубном штоке, связанным с упомянутым полированным штоком станка-качалки гибким канатом, перекинутым через роликовый блок, внутри трубы уравновешивающей системы установлен сальниковый уплотнитель, изолирующий груз от попадания осадков и центрирующий полированный шток груза. Выше сальникового уплотнителя выполнены перфорированные отверстия для отвода осадков.
Кроме того, кронштейн роликового блока установлен в трубе уравновешивающей системы на подшипниках для облегчения разворота при проведении монтажных работ, а от самопроизвольного проворота кронштейн роликового блока в трубе уравновешивающей системы защищает запорное устройство кронштейна роликового блока, представляющее из себя подпружиненную задвижку с клиновидной головкой, фиксирующую кронштейн роликового блока внутри трубы уравновешивающей системы в горизонтальной плоскости, что препятствует провороту, фиксируя кронштейн, запорное устройство управляется через стальной трос и имеет ограничитель хода.
Устройство станка-качалки поясняется чертежами, где показаны: на фиг. 1 - общий вид станка-качалки, на фиг. 2 - станок-качалка вид слева, на фиг. 3 - запорное устройство кронштейна роликового блока.
Станок-качалка (фиг. 1, 2) включает установленную на основании 1 опорную стойку 2, на которой расположен балансир 3 с шарнирно закрепленной к нему головкой 4, связанный с установленным на опорной стойке 2 подшипником 5, а также кривошипный вал 6, на котором расположены кривошипы 7, связанные с шатунами 8 и образующие кривошипно-шатунный механизм, взаимодействующий с балансиром 3. Кривошипно-шатунный механизм приводится в движение электродвигателем 9. На кривошипах 7 кривошипно-шатунного механизма установлены уравновешивающие элементы - противовесы 10. Дополнительная уравновешивающая система имеет опору 11, выполненную в виде трубы, установленной на самостоятельном фундаменте, внутри которой подвешен и перемещается груз 12, в боковой поверхности трубы предусмотрены: на уровне груза люк 13, находящийся в коробе 14. К коробу монтировано разгрузочное устройство 15 для регулировки массы груза и монтажа-демонтажа груза 12. Причем опора 11 дополнительной уравновешивающей системы расположена в одной плоскости с полированным штоком 16, перпендикулярной оси станка-качалки на расстоянии, допустимом требованиями правил техники безопасности. В верхнюю часть опоры 11 вдет и закреплен на ней с помощью шарнира кронштейн 17 роликового блока 18, состоящего из трех роликов, расположенных относительно друг друга под углом 90 градусов. Через роликовый блок 18 посредством гибкой тяги 19 присоединен груз 12 дополнительной уравновешивающей системы с концом полированного штока 16 через траверсу 20. Груз 12 также соединен с гибкой тягой 19 через внутритрубный полированный шток 21 с сальниковым уплотнителем 22, установленным в опоре 11 уравновешивающей системы. Кронштейн 17 установлен в опоре 11 уравновешивающей системы на подшипниках 23 и фиксируется в плоскости вращения запорным устройством кронштейна роликового блока 24, отпираемым тросом 25 с ручкой 26.
Запорное устройство кронштейна роликового блока (фиг. 3) устанавливается на корпусе уравновешивающего устройства и фиксирует кронштейн 17. Устройство включает в себя корпус 27 и установленные в нем запор 28 с клиновидной головкой, пружину 29 и опору 30. На запоре 28 имеются ограничители хода 31, перемещающиеся в пазах корпуса 27. На корпусе 27, на опорах 32 смонтирован роликовый блок 33, через который перекинут стальной трос 25, соединенный с запором 28.
Устройство работает следующим образом.
Работа скважинного насоса обеспечивается возвратно-поступательным движением головки 4 балансира 3, связанного с колонной штанг (не показана), совершающего возвратно-поступательное движение вследствие работы электродвигателя 9, кривошипного вала 6, кривошипов 7 и шатунов 8. Уравновешивание станка-качалки достигается путем применения противовесов 10 и груза 12, создающего вертикально направленную вверх силу, приложенную через полированный шток 21, соединенный с полированным штоком 16 через гибкую тягу 19, к колонне штанг.
При попадании осадков в опору 11 дополнительной уравновешивающей системы, сальниковый уплотнитель 22 препятствует их дальнейшему продвижению к грузу 12, что обеспечивает изоляцию внутренней части опоры 11. Отвод осадков производится через перфорированные отверстия в опоре 11 выше сальникового уплотнителя 22.
Для осуществления спускоподъемных операций используется разгрузочное устройство 15 и запорное устройство кронштейна роликового блока 24. При ходе вверх груз 12 опускается на разгрузочное устройство 15, разгружая тем самым полированный шток 16. Отсоединяют гибкую тягу от кронштейна 17. Далее идет разворот кронштейна 17 с роликовым блоком 18 с предварительным снятием его с запора. Оттягивание ручки 26 вниз приводит к выходу запора 28 из паза кронштейна 17 через стальной трос 25, перекинутый через роликовый блок 33. Ход запора 28 ограничен ограничителями хода 31, передвигающимися в пазах корпуса 27. Возврат запора осуществляется при помощи пружины 29, установленной на опорах 30.
Использование данного изобретения позволяет производить отвод скопившихся осадков из корпуса уравновешивающей системы, избегая их попадания на груз, тем самым не нарушая изоляции внутренней части опоры, избегая образования ледовых сталагмитов и обледенения опоры вследствие конденсата, что приводит к повышению эффективности и надежности эксплуатации скважинной установки за счет снижения риска обрыва каната и, как следствие, выхода из строя скважинной установки, также данное устройство облегчает разворот роликового блока, при этом препятствуя самопроизвольному провороту кронштейна роликового блока в трубе уравновешивающей системы.