ГИДРОПРИВОД ГЛУБИННОГО ШТАНГОВОГО НАСОСА

Полезная модель относится к установкам для добычи нефти, в частности к гидравлическому оборудованию, которое приводит в действие глубинный штанговый насос.
Известен гидравлический привод подъемного устройства, который содержит рабочий цилиндр, поршень которого имеет узел соединения с подъемным устройством и делит рабочий цилиндр на две полости. Одна из полостей основным трубопроводом через основной распределитель соединена с насосом и сливом. Узел регулирования скорости перемещения поршня и два управляющих элемента имеют возможность соединения с поршнем в соответствующем его крайнем положении. Узел регулирования скорости перемещения поршня выполнен в виде дополнительных трубопроводов подачи и слива рабочей жидкости из полости рабочего цилиндра с дополнительными распределителями. Основной и дополнительные распределители соединены с управляющими элементами, выполненными в виде реле времени (патент РФ №2262004, МПК F04B 47/04, опубл. 10.10.2005 г.).
Также известны гидроприводы глубинного штангового насоса, описанные, а патентах РФ №№2289038, 2777644, 2272933, 2105199, которые решают различные технические задачи.
Наиболее близким техническим решением является гидропривод глубинного штангового насоса, который содержит силовой гидроцилиндр, емкость для рабочей жидкости, гидронасос, трубопроводы, гидрораспределитель и систему реверсирования для изменения направления хода поршня. Гидропривод снабжен пневмогидроаккумулятором, а также мультипликатором, у которого полость низкого давления через распределитель подключена к поршневой полости силового цилиндра.
Полость высокого давления через обратный клапан подключена к пневмогидроаккумулятору и через второй обратный клапан и распределитель - к поршневой полости гидроприводного цилиндра. В трубопроводе, сообщающем поршневую полость цилиндра с пневмогидроаккумулятором, установлен отсекатель. Система сброса избыточного давления включает предохранительные клапаны, а система реверсирования включает взаимодействующие со штоком верхний и нижний индуктивные бесконтактные выключатели и управляемый ими электромагнитный гидравлический переключатель, подающий рабочую жидкость к рабочим органам распределителя и отсекателей (патент РФ №2241854, МПК F04B 47/04, опубл. 12.10.2004 г.) - прототип.
Недостатком данного привода, является то, что он не обеспечивает закон движения штока силового гидроцилиндра аналогичный закону движения штока штангового насоса на механическом станке-качалке, а так же не дает возможность плавного регулирования закона движения в любой момент времени в зависимости от дебета скважины.
Техническая задача заявляемой полезной модели - обеспечить закон движения штока силового гидроцилиндра аналогичный закону движения штока штангового насоса на станке-качалке, обеспечение возможности плавного регулирования движения штока силового гидроцилиндра в процессе его возвратно-поступательного движения при изменении дебета скважины, за счет исключения ступенчатого движения штока, повышение ресурса работы штангового насоса.
Техническая задача достигается тем, что гидропривод, 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, причем в нагнетательной линии после напорного фильтра установлены дроссель и пропорциональный гидрораспределитель, выход которого соединен с входом ПЭВЭМ, в контур пропорционального гидрораспределителя дополнительно установлен датчик давления рабочей жидкости, в емкости рабочей жидкости дополнительно установлен датчик температуры.
Сравнение заявляемой полезной модели с прототипом показывает, что она отличается следующими признаками:
- в нагнетательной линии после напорного фильтра установлены дроссель и пропорциональный гидрораспределитель;
- выход пропорционального гидрораспределителя соединен с входом ПЭВМ;
- в контуре пропорционального гидрораспределителя установлен датчик давления рабочей жидкости;
- в емкости рабочей жидкости дополнительно установлен датчик температуры.
В силу вышеизложенного, заявляемая полезная модель соответствует критерию «новизна».
Предлагаемое техническое решение может быть выполнено на стандартном оборудовании с использованием известных технологических процессов, поэтому оно соответствует критерию «промышленная применимость».
Как показали промышленные испытания данного гидропривода, он позволяет обеспечить закон движения штока силового гидроцилиндра аналогичный закону движения штока штангового насоса на механическом станке-качалке, при этом позволяет производить плавную регулировку возвратно-поступательного движения штока силового гидроцилиндра во время его работы при изменении дебета скважины. Для достижения плавной регулировки, исходные данные о давлении для системы управления, основу
которой является ПЭВМ, обеспечивают датчик давления рабочей жидкости, дополнительно установленный в контуре пропорционального гидрораспределителя и датчик температуры, расположенный в емкости рабочей жидкости.
На рисунке показан заявляемый гидропривод.
Гидропривод содержит гидронасос 1, который подает рабочую жидкость из гидробака через обратный клапан 2, и напорный фильтр 3 через пропорциональный гидрораспределитель 8 и дроссель 9 в штоковую полость силового гидроцилиндра 18. В гидроприводе имеется контур пневмогидроаккумулятора 15, который включает в себя мультипликатор, состоящий из гидромотора 10 и гидронасоса 11, предохранительный клапан 14, гидрораспределительь19, и регулятор расхода 20. Пропорциональный гидрораспределитель соединен также с поршневой полостью силового гидроцилиндра 18 и сливной линией, на которой расположен маслоохладитель 5 и сливной фильтр 4. В емкости для рабочей жидкости 17 с заливной горловиной-сапуном 6 установлен индикатор уровня 7 и датчик температуры 24. В контур пропорционального распределителя 8 дополнительно установлен датчик давления рабочей жидкости 22. В гидроприводе предусмотрена систем сброса избыточного давления, состоящая из предохранительных клапанов (поз.2, 9, 12, 21, 23). Выход пропорционального гидрораспределителя соединен с входом ПЭВМ - поз.25.
Заявляемый гидропривод работает следующим образом.
При подъеме штока гидроцилиндра рабочая жидкость из гидробака нагнетается гидронасосом 1 через обратный клапан 2, напорный фильтр 3, пропорциональный гидрораспределитель 8 и дроссель 9 в штоковую полость силового гидроцилиндра 18. Также в эту полость через гидрораспределитель 19 и регулятор расхода 20 дополнительно поступает масло от пневмогидроаккумулятора 15, который имеет предохранительный блок 14. Происходит перемещение вверх штока гидроцилиндра, связанного через муфту со штоком глубинного штангового насоса. При этом плавность и скорость хода штока
регулируется электронной системой управления через ПЭВМ (поз.25), посредством пропорционального гидрораспределителя 8 и датчика давления рабочей жидкости 22. Из поршневой полости силового гидроцилиндра 18 рабочая жидкость вытесняется через пропорциональный гидрораспределитель 8, маслоохладитель 5 и сливной фильтр 4 в гидробак.
При опускании штока гидроцилиндра: рабочая жидкость из гидробака нагнетается гидронасосом 1 через обратный клапан 2, напорный фильтр 3 и пропорциональный гидрораспределитель 8 в поршневую полость силового гидроцилиндра 18. Из штоковой полости силового гидроцилиндра 18 рабочая жидкость вытесняется и через регулируемый дроссель 9 поступает к мультипликатору, состоящему из гидромотора 10 и гидронасоса 11, далее через обратный клапан 12 поступает в пневмогидроаккумулятор 15, происходит зарядка, максимальная величина которой регулируется клапаном давления 13.
Наличие пневмогидроаккумулятора 15 позволяет уравновесить работу гидропривода при возникновении нагрузки от веса колонны штанг и пластовой жидкости. Энергия сжатого газа пневмогидроаккумулятора используется при ходе штока силового гидроцилиндра вверх, благодаря этому достигается экономия в потреблении электроэнергии до 60% при работе гидропривода. Датчик температуры 7, установленный в емкости рабочей жидкости 17, обеспечивает значение заданной температуры рабочей жидкости.
Таким образом, заявляемая полезная модель обеспечивает возможность плавного регулирования движения штока силового гидроцилиндра в процессе его возвратно-поступательного движения при изменении дебета скважины, за счет исключения ступенчатого движения штока, при этом повышается ресурса работы штангового насоса.