ПРИВОД ШТАНГОВОГО НАСОСА

Полезная модель относится к насосному оборудованию для добычи нефти из глубоких скважин.
7
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 [1. Патент РФ №2241854, МКИ F04B 47/04, 2004].
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.
6
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является гидроприводная установка штангового погружного насоса [Патент РФ №2073119, МКИ F04B 47/04, 1997], содержащая направляющие с траверсой, приводной и уравновешивающий цилиндры, штоки которых связаны с колонной насосных штанг, гидроаккумулятор, распределитель, силовой насос и дополнительный бак. 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, постоянно будет иметь место утечка рабочей жидкости. Конструкция сложна в изготовлении и монтаже на скважине. Кроме того, не обеспечивается равномерная нагрузка на траверсу.
Технической задачей, стоящей перед полезной моделью, является повышение надежности работы привода.
Для решения поставленной задачи привод штангового насоса, содержащий приводной и уравновешивающий цилиндры, поршни которых присоединяют к колонне насосных штанг, и силовой насос, связанный с цилиндрами через распределитель потока рабочей жидкости, дополнительно снабжен газовым компенсатором, поршень уравновешивающего цилиндра выполнен полым, а на его внутренней поверхности выполнен кольцевой выступ - центратор, в полости поршня уравновешивающего цилиндра размещены закрытый кожухом приводной цилиндр с поршнем, который установлен на штоке, выведенном из приводного цилиндра и связывающем его с полым поршнем уравновешивающего цилиндра и насосными штангами, при этом компенсатор подключен к полости уравновешивающего цилиндра, а напорная линия силового насоса подключена к жидкостной камере, выполненной в уплотнениях полого поршня уравновешивающего цилиндра.
На случай аварии (обрыв связи между поршнями) привод снабжен амортизатором, установленным в верхней части кольцевой полости между уравновешивающим цилиндром и его полым поршнем.
Для обеспечения надежной герметизации уравновешивающего цилиндра на неработающем приводе последний снабжен гидроаккумулятором, подключенным к линии сообщающей напорную линию силового насоса с жидкостной камерой в уплотнениях полого поршня уравновешивающего цилиндра.
Рабочая жидкость в гидроприводном цилиндре должна находиться под давлением, которое превышает давление в уравновешивающем цилиндре на величину не менее величины разницы максимального (при нижнем положении полого поршня) и минимального (при верхнем положении полого поршня) давлений в нем, что достигается соответствующим соотношением диаметров гидроприводного и уравновешивающего цилиндров.
Полезная модель поясняется чертежом, на котором приведена схема привода штангового насоса.
Привод содержит уравновешивающий цилиндр 1 с полым поршнем 2 и расположенные в его полости приводной цилиндр 3 и закрывающий этот цилиндр кожух 4. На внутренней поверхности полого поршня 2 в его нижней части выполнен кольцевой центратор 5. Центратор может быть любой формы, например, в виде кольцевого выступа со сквозными продольными прорезями или канавками.
В приводном цилиндре 3 размещен поршень 6, установленный на штоке 7, который верхним торцом связан с поршнем 2. Снизу к штоку 7 крепят штанги глубинного насоса (не показан).
Полость 8 уравновешивающего цилиндра 2 подключена к газовому компенсатору 9. Под поршневая полость 10 приводного цилиндра 3 и его над поршневая полость 11, сообщающаяся через зазор 12 с кольцевой полостью 13 между этим цилиндром и кожухом 4, через распределитель 14 рабочей жидкости попеременно подключаются к силовому насосу 15 и линии сброса 16.
Кроме того, напорная линия силового насоса 15 подключена к жидкостной камере 17, выполненной между двойных уплотнений 18 и 19 полого поршня уравновешивающего цилиндра.
Для обеспечения надежной герметизации уравновешивающего цилиндра на неработающем приводе последний может быть снабжен гидроаккумулятором 20, сообщенным для подзарядки с напорной линией силового насоса
15. Для пополнения жидкостью гидроаккумулятора 20 предусматривается обратный клапан 21.
При работе привода рабочая жидкость в приводном цилиндре находится под давлением, которое превышает давление в уравновешивающем цилиндре на величину не менее величины разницы максимального и минимального давлений в нем. Упомянутое соотношением наиболее оптимально достигается при выполнении условия, что D=d(1,7÷2,0), где D - диаметр уравновешивающего цилиндра, a d- диаметр приводного цилиндра.
Привод штангового насоса устанавливают над скважиной, в которую спущен штанговый глубинный насос (ШГН). Привод закрепляют на заранее смонтированной раме, полости труб которой могут быть использованы в качестве элементов компенсатора 9. К штоку 7 присоединяют колонну насосных штанг и ШГН можно включать в работу.
В позиции, показанной на чертеже, рабочая жидкость от насоса 15 через распределитель 14 подается под поршень 6, при этом отработанная жидкость из полости 11 поступает в полость 13 между цилиндром 3 и кожухом 4, и далее через распределитель 14 поступает в линию сброса 16.
При достижении поршнем 6 крайнего верхнего положения происходит переключение распределителя 14, и рабочая жидкость протекает в приводе в обратном порядке.
Давление в уравновешивающем цилиндре задано так, что при отключении силового насоса оно удерживает колонну штанг от падения вниз, но не может перемещать колонну штанг с глубинной нефтью вверх. При подаче силовым насосом 15 рабочей жидкости под поршень 6 силового цилиндра усилие от давление силового насоса и давление в уравновешивающем цилиндре 1 суммируются и поднимают колонну штанг вверх, а при подаче рабочей жидкости в полость над поршнем 6 ее давления достаточно для преодоления давления в уравновешивающем цилиндре 1 и перемещения колонны штанг вниз.
Компенсатор 9 можно подзаряжать давлением от баллона со сжатым газом. Регулировка режима уравновешивания установки производится с помощью пневмоавтоматики (не показана).
Жидкостная камера 17 уплотнений подвижных элементов уравновешивающего цилиндра пополняется рабочей жидкостью автоматически через обратный клапан 21 во время работы силового насоса 15.
На случай аварии (обрыв связи между поршнями 2 и 6) привод снабжен амортизатором 22, установленным в верхней части кольцевой полости, расположенной между уравновешивающим цилиндром 1 и его полым поршнем 2.
Наличие центратора 5 защищает от разрушения поршень 2 и кожух 4, как во время работы привода, так и, в особенности, при его транспортировке.