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, цилиндр привода штанги, регулируемый дроссель и станцию управления гидравлического привода соединенную с электродвигателем (см. патент RU №149736, опубл. 20.01.2015).
Недостатком этого решения является необходимость ручной регулировки проходного сечения дросселя для корректировки скорости спуска штанги при изменении режима работы скважины. Таким образом, недостатком является ограниченные возможности по регулировке рабочего режима в связи с невозможностью автоматической регулировки проходного сечения дросселя для обеспечения необходимого числа качаний.
Технической задачей предлагаемого устройства является расширение диапазона эксплуатационных параметров за счет введения возможности автоматической регулировки проходного сечения дросселя для изменения скорости спуска и обеспечения необходимого числа качаний и заданного режима работы скважины.
Для решения поставленной технической задачи гидравлический привод штангового скважинного насоса содержит гидравлический насос с приводом от электродвигателя, цилиндр привода штанги, регулируемый дроссель и станцию управления гидравлического привода, соединенную с электродвигателем, при этом привод снабжен дополнительным шаговым двигателем, связанным со станцией управления гидравлического привода, а вал шагового двигателя связан с регулировочным винтом дросселя.
Отличительной особенностью предлагаемого устройства является то, что привод снабжен дополнительным шаговым двигателем, связанным со станцией управления гидравлического привода, а вал шагового двигателя связан с регулировочным винтом дросселя.
Сущность технического решения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена схема гидравлического привода штангового скважинного насоса содержащего регулируемый дроссель одностороннего действия с шаговым электродвигателем на напорной линии. На фиг. 2 представлена схема гидравлического привода штангового скважинного насоса содержащего регулируемый дроссель с шаговым электродвигателем на сливной линии.
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 сливной линией 15 с фильтром 16, маслоохладителем 17 и баком 2. Привод регулировочного винта дросселя одностороннего действия 5 осуществляется шаговым двигателем 18, электрически подключенным к станции управления 19.
На фиг. 2 гидравлический привод снабжен гидравлически управляемым направляющим клапаном 20 и отсечным обратным клапаном 21. Управляющие каналы направляющего клапана 20 соединены с напорной линией 4 до и после отсечного обратного клапана 21, а в сливную линию 15 установлен дроссель 22. Привод регулировочного винта дросселя 22 осуществляется шаговым двигателем 18.
Предлагаемое устройство на фиг. 1 работает следующим образом. Электродвигатель 3 при подаче на него напряжения от частотного преобразователя (на рисунке не показано) станции управления 19 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. 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 станции управления 19 плавно останавливается, а на электрически управляемый направляющий клапан 14 станцией 19 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 жидкости 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.
Каждый цикл контроллером станции управления 19 выполняется замер времени цикла (период). Исходя из требуемого режима работы скважины, заданного числа качаний (частоты), контроллер станции управления изменяет как скорость подъема, путем изменения выходной частоты напряжения частотного преобразователя, запускающего электродвигатель 3, так и скорость спуска, путем регулировки сечения дросселя 5, посредством подачи сигнала шаговому двигателю 18 для вращения в том или ином направлении.
Работа устройства на фиг. 2 отличается тем, что направляющий клапан 20 управляется гидравлически за счет разности давлений в управляющих каналах, подключенных к напорной линии 4 до и после отсечного обратного клапана 21. При подъеме поступающая от насоса 1 жидкость открывает отсечной обратный клапан 21 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 20 разъединяет линию 4 от линии 15. При достижении верхнего положения вращение электродвигателя 3 посредством частотного преобразователя станции управления 19 плавно останавливается, давление, создаваемое насосом снижается и отсечной обратный клапан 21 закрывается. При этом возникает разность давлений в управляющих каналах гидравлически управляемого направляющего клапана 20, 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 в линию 15 и далее через дроссель 22, маслоохладитель 16 и фильтр 17 в бак 2. Так происходит спуск колоны штанг до достижения нижнего положения. Далее цикл повторяется.
Каждый цикл контроллером станции управления 19 выполняется замер времени цикла (период). Исходя из требуемого режима работы скважины, заданного числа качаний (частоты), контроллер станции управления изменяет как скорость подъема, путем изменения выходной частоты напряжения частотного преобразователя, запускающего электродвигатель 3, так и скорость спуска, путем регулировки сечения дросселя 5, посредством подачи сигнала шаговому двигателю 18 для вращения в том или ином направлении.
Таким образом, обеспечивается расширение диапазона эксплуатационных параметров за счет введения возможности автоматической регулировки проходного сечения дросселя для изменения скорости спуска и обеспечения необходимого числа качаний и заданного режима работы скважины.