ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПРИВОД ШТАНГОВОГО СКВАЖИННОГО НАСОСА

Предлагаемая полезная модель предназначена для использования в насосном оборудовании для добычи нефти из буровых скважин.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является гидравлический привод штангового скважинного насоса, содержащий гидравлический насос с приводом от электродвигателя, связанный с цилиндром привода штанги и с баком, содержащим рабочую жидкость (см. патент RU №149736, опубл. 20.01.2015).
Недостатками указанных приводов являются ограниченные возможности по регулировке рабочего режима в связи с вытеснением рабочей жидкости из цилиндра привода штанги при спуске через насос и, как следствие, ограничение максимальной скорости спуска в соответствии с максимально допустимой скоростью вращения насоса и двигателя.
Технической задачей предлагаемого устройства является расширение диапазона эксплуатационных параметров за счет увеличения скорости спуска путем обеспечения дополнительной линии слива из цилиндра привода штанги.
Для решения поставленной технической задачи гидравлический привод штангового скважинного насоса содержит гидравлический насос с приводом от электродвигателя, связанный с цилиндром привода штанги и с баком, содержащим рабочую жидкость, при этом между насосом и цилиндром привода штанги установлен управляемый направляющий клапан, вход которого связан с насосом и цилиндром привода штанги, а выход с баком.
Отличительной особенностью предлагаемого устройства является то, что между насосом и цилиндром привода штанги установлен управляемый направляющий клапан, вход которого связан с насосом и цилиндром привода штанги, а выход с баком.
Сущность технического решения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена схема гидравлического привода с применением электрически управляемого направляющего клапана.
На фиг. 2 представлена схема гидравлического привода с гидравлически управляемым направляющим клапаном.
На фиг. 3 и 4 изображены схемы с электрически и гидравлически управляемыми направляющими клапанами с применением дополнительного насоса.
Гидравлический привод штангового скважинного насоса (см. фиг. 1) содержит гидравлический насос 1, расположенный в баке 2 с рабочей жидкостью и приводящийся в движение от электродвигателя 3. Гидравлический насос 1 связан напорной линией 4 с установленным на ней дросселем одностороннего действия 5 и со штоковой полостью 6 цилиндра 7 привода штанги 8. Цилиндр 7 привода штанги 8 разделен поршнем 9 на две полости штоковую 6 и поршневую 10. Поршень 9 связан со штоком 11, соединенным со штангой 8. Поршневая полость 10 связана трубопроводом 12 через обратный клапан 13 с баком 2. Напорная линия 4, кроме того, снабжена электрически управляемым направляющим клапаном 14, связанным линией 15 с фильтром 16, маслоохладителем 17 и баком 2.
На фиг. 2 гидравлический привод снабжен гидравлически управляемым направляющим клапаном 18 и отсечным обратным клапаном 19. Управляющие каналы клапана 18 соединены с напорной линией 4 до и после отсечного обратного клапана 19. В линию 15 установлен дроссель 20.
На фиг. 3 гидравлический привод снабжен электрически управляемым направляющим клапаном 14 и дополнительным насосом 21 с электродвигателем 22, подключенным к напорной линии параллельно основному насосу 1 с электродвигателем 3 посредством отсечных клапанов 19.
На фиг. 4 гидравлический привод снабжен гидравлически управляемым направляющим клапаном 18 и дополнительным насосом 21 с электродвигателем 22, подключенным к напорной линии параллельно основному насосу 1 с электродвигателем 3 посредством отсечных клапанов 19 Один управляющий канал гидравлически управляемого направляющего клапана 18 соединен с напорной линией 4, а второй подключен к насосам 1 и 21 через селективный клапан 23.
Предлагаемое устройство на фиг.1 работает следующим образом. Электродвигатель 3 при подаче на него напряжения от частотного преобразователя (на рисунке не показано), приводит в действие основной гидравлический насос 1, который направляет жидкость из бака 2 по трубопроводу 4 через дроссель одностороннего действия 5 в штоковую полость 6 цилиндра 7 привода штанги 8. При этом с электрически управляемого направляющего клапана 14 снято напряжение, при этом он находится в положении разъединяющим линии 4 и 15. Цилиндр 7 привода штанги с помощью поршня 9 втягивает шток 11 и штангу 8 и таким образом поднимает связанную с ним колону штанг и скважинный (штанговый глубинный) насос, до достижения верхнего положения поршня 9 в цилиндре 7 привода штанги. При достижении верхнего положения вращение электродвигателя 3 посредством частотного преобразователя плавно останавливается, а на электрически управляемый направляющий клапан 14 подается напряжение, за счет чего линия 4 соединяется через маслоохладитель 16 и фильтр 17 с баком 2, при этом происходит плавное изменение направления перемещения штока 11.
Под действием веса колоны штанг шток 11 и поршень 9 цилиндра 7 опускаются вниз, при этом жидкость из полости 6 цилиндра 7 привода штанги вытесняется в обратном направлении. Пройдя через дроссель одностороннего действия 5, поток разделяется, некоторая часть жидкости поступает через насос 1 в бак 2, при этом вал основного гидравлического насоса 1 совершает вращение в обратном направлении, а избыточная часть потока поступает по линии 15 через маслоохладитель 16 и фильтр 17 в бак 2. Таким образом, происходит спуск колоны штанг до достижения нижнего положения. Далее цикл повторяется.
Работа устройства на фиг. 2 отличается тем, что направляющий клапан управляется гидравлически за счет разности давлений в управляющих каналах подключенных к напорной линии 4 до и после отсечного обратного клапана 19. При подъеме поступающая от насоса 1 жидкость открывает отсечной обратный клапан 19 и далее поступает в штоковую полость 6 цилиндра 7 привода штанги 8, таким образом, давление нагнетаемое насосом 1 по всей линии 4 выравнивается, при равных давлениях в управляющих каналах гидравлически управляемый направляющий клапан 18 разъединяет линию 4 от линии 15. При достижении верхнего положения вращение электродвигателя 3 посредством частотного преобразователя плавно останавливается, давление, создаваемое насосом снижается и отсечной обратный клапан 19 закрывается. При этом возникает разность давлений в управляющих каналах гидравлически управляемого направляющего клапана 18, при этом клапан соединяет напорную линию 4 с линией 15. Таким образом, жидкость, вытесняемая из полости 6 цилиндра 7 привода штанги, через напорную линию 4 поступает на линию 15 и далее через дроссель 20, маслоохладитель 16 и фильтр 17 в бак 2. Так происходит спуск колоны штанг до достижения нижнего положения. Далее цикл повторяется.
Работа устройства на фиг. 3 отличается от фиг. 1 тем, что привод снабжен дополнительным насосом 21 с электродвигателем 22, которые подключены к напорной линии 4 параллельно посредством отсечных обратных клапанов 19. В таком случае при спуске жидкость, вытесняемая из полости 6 цилиндра 7 привода штанги, по линии 4 поступает через электрически управляемый направляющий клапан 14 на линию 15 и далее через маслоохладитель 16 и фильтр 17 в бак 2. Так происходит спуск колоны штанг до достижения нижнего положения.
Работа устройства на фиг. 4 отличается от фиг. 2 тем, что привод снабжен дополнительным насосом 21 с электродвигателем 22, которые подключены к напорной линии 4 параллельно посредством отсечных обратных клапанов 19, а управляющий канал гидравлически управляемого направляющего клапана 18 подключен к насосам 1 и 21 посредством селективного клапана 17. При достижении верхнего положения при остановке вращения обоих электродвигателей 3 и 22, давление, создаваемое насосами 1 и 21, снижается, при этом отсечные обратные клапаны 19 закрываются, а давление в управляющем канале гидравлически управляемого направляющего клапана 18, подключенного к насосам через селективный клапан 23, снижается. В таком случае возникает разность давлений в управляющих каналах гидравлически управляемого направляющего клапана 18, при этом клапан соединяет напорную линию 4 с линией 15. Таким образом, жидкость, вытесняемая из полости 6 цилиндра 7 привода штанги, через напорную линию 4 поступает на линию 15 и далее через дроссель 20, маслоохладитель 16 и фильтр 17 в бак 2. Так происходим спуск колоны штанг до достижения нижнего положения.
Таким образом, обеспечивается расширение диапазона эксплуатационных параметров за счет увеличения скорости спуска путем обеспечения дополнительной линии слива из цилиндра привода штанги.