EA000459B1 - Устройство для приведения в действие штангового скважинного насоса - Google Patents

Устройство для приведения в действие штангового скважинного насоса Download PDF

Info

Publication number
EA000459B1
EA000459B1 EA199800876A EA199800876A EA000459B1 EA 000459 B1 EA000459 B1 EA 000459B1 EA 199800876 A EA199800876 A EA 199800876A EA 199800876 A EA199800876 A EA 199800876A EA 000459 B1 EA000459 B1 EA 000459B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
rod
armature
linear motor
sucker rod
fluid
Prior art date
Application number
EA199800876A
Other languages
English (en)
Other versions
EA199800876A1 (ru
Inventor
Дэвор Джэк Раос
Original Assignee
Дэвор Джэк Раос
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Дэвор Джэк Раос filed Critical Дэвор Джэк Раос
Publication of EA199800876A1 publication Critical patent/EA199800876A1/ru
Publication of EA000459B1 publication Critical patent/EA000459B1/ru

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B47/00Pumps or pumping installations specially adapted for raising fluids from great depths, e.g. well pumps
    • F04B47/02Pumps or pumping installations specially adapted for raising fluids from great depths, e.g. well pumps the driving mechanisms being situated at ground level
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B17/00Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors
    • F04B17/03Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors
    • F04B17/04Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors using solenoids
    • F04B17/042Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors using solenoids the solenoid motor being separated from the fluid flow

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
  • Reciprocating Pumps (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)

Description

Настоящее изобретение направлено на новые устройства и способы для приведения в действие штангового скважинного насоса. Предложено много способов приведения в действие насосных штанг. Хотя применение насосных штанг не ограничивается лишь нефтяными скважинами, они особенно хорошо подходят для использования в таких скважинах. Из этого следует, что было также предложено много способов приведения в действие насосных штанг для нефтяных скважин.
Из всех ранее предложенных устройств для приведения в действие насосных штанг балансирный станок-качалка является наиболее применяемым устройством ввиду его превосходной эффективности. В этом устройстве, схематическое изображение которого представлено на фиг. 1, обычно используется электродвигатель вращения 24, соединенный с редуктором 26 для качания балансира 34 посредством кривошипа 27 и тяги 32. Эта конструкция позволяет преобразовывать быстрое вращательное движение электродвигателя 24 в сравнительно медленное, возвратно-поступательное или качательное движение балансира 34. Качательное движение балансира 34 передается к полированной штанге 10 и, таким образом, к глубинному насосу 1 6 посредством подвесного троса 36, подвешенного к одному концу балансира 34, противоположному кривошипу 27 и тяге 32. Это позволяет выкачивать нефть при сравнительно небольших эксплуатационных и капитальных затратах.
Эта техника десятилетиями широко применяется на нефтепромыслах (см. Lester Charles Uren, Petroleum Production Engineering, Mc Graw-Hill Book Compang, Inc., New-York (1939). Однако, несмотря на то, что станок-качалка до сих пор является одним из наиболее эффективных устройств, применяемых для приведения в действие штангового скважинного насоса, эта конструкция тем не менее является по своей природе неэффективной и негибкой.
Настоящее изобретение направлено на создание способа приведения в действие штангового скважинного насоса с намного большей эффективностью, чем это позволяет техника, созданная десятилетиями тому назад.
Что касается неэффективности балансирного станка-качалки, то вращающийся электродвигатель 24, используемый в качестве главного двигателя, действует с КПД около 85%. Однако механическое преобразование с помощью редуктора 26 его высокоскоростного, вращательного движения в медленное, возвратнопоступательное движение, необходимое для приведения в действие штанг, имеет результатом значительные потери энергии. Потери энергии включают потери на трение в редукторе. Действительно, редуктор имеет КПД лишь около 50%. К другим потерям энергии относятся потери на трение в подшипниках кривошипа, тяги и балансира.
Кроме механической неэффективности балансирный станок-качалка имеет существенные конструктивные недостатки, приводящие к большим эксплуатационным затратам. Эти эксплуатационные затраты значительно снижаются, если вообще не устраняются, благодаря настоящему изобретению. Например, как показано на фиг. 1 , балансирный станок-качалка имеет значительное количество шарнирных сочленений. Как и большинство механических устройств, имеющих большое количество шарнирных сочленений, этот обычный балансирный станок-качалка имеет тенденцию к частому выходу из строя. Кроме того, эта тенденция к частому выходу из строя механических систем с большим количеством шарнирных сочленений, как, например, балансирного станка-качалки, усиливается под влиянием тяжелых условий эксплуатации. Так как значительное количество нефти добывается в пустыни (Средний Восток), в тундре (Аляска, Сибирь) и открытом море (Северное море), то, следовательно, приходится сталкиваться с множеством эксплуатационных трудностей и со связанными с ними расходами.
Кроме вероятности выхода из строя балансирного станка-качалки, удаленность таких станков приводит к дополнительным затратам на их обслуживание. Для предотвращения потери в добыче из-за поломки таких станков они нуждаются в постоянном обслуживании бригадами технического обслуживания. Система, известная из уровня техники, не предоставляет оператору никакой возможности для дистанционной диагностики, регулировки или технического обслуживания. Техническое обслуживание людьми по графику - единственный способ обеспечения того, что насосы работают, причем работают с их максимальными возможностями.
Другим конструктивным недостатком балансирного станка-качалки, который увеличивает расходы на его эксплуатацию, является негибкий характер его работы. При оборудовании скважины и периодически после этого необходимы регулировки длины хода насосной штанги. К сожалению, такие регулировки трудно выполнять на обычном балансирном станкекачалке. Длину хода можно изменять в обычных пределах лишь с шестью постоянными приращениями. Для изменения длины хода всякий раз необходимо разбирать установку. Разборка тяжелой металлической установки с целью изменения положения соединения тяги в кривошипе является утомительной, трудоемкой работой.
Кроме трудности в регулировании длины хода обычный балансирный станок-качалка не имеет никакого легко управляемого устройства для регулирования скорости штангового скважинного насоса, измеряемой в количестве ходов за одну минуту. Возможность легко регулировать скорость штангового скважинного насоса 3 это желательная особенность, так как это облегчило бы эксплуатацию штангового скважинного насоса в разнообразных условиях. Кроме того, из некоторых скважин желательно откачивать прерывисто, однако конструкция обычного балансирного станка-качалки не способствует прерывистой работе, поскольку механическая система имеет тенденцию замерзать после остановки, а повторный запуск ее является трудным делом и отнимает много времени.
Кроме трудности, связанной с регулировками балансирного станка-качалки, работа обычного балансирного станка-качалки с постоянным и неизменным синусоидальным профилем замедления или ускорения не является оптимальной для работы штангового скважинного насоса. При обычном профиле возникают ударные нагрузки на систему и напряжения в редукторе и связанной с ним цепи для передачи усилий и происходят чрезмерная вибрация насосной штанги и, следовательно, ускоренные износ и поломка станка и насосной штанги.
Другим значительным недостатком конструкции обычного балансирного станка-качалки является использование в нем гибкого подвесного троса 36 для прикрепления полированной штанги 20 к балансиру 34 (фиг. 1). Отсутствие жесткого соединения между станком нефтяной насосной установки и колонной насосных штанг вызывает чрезмерную вибрацию и быстрое изменение напряжений в колонне насосных штанг.
Для устранения некоторых из вышеописанных недостатков обычного балансирного станка-качалки были предложены различные модификации. Однако, они все приводили к нежелательному компромиссу: они были направлены на решение некоторых проблем, но только за счет общей эффективности системы.
Недавно был предложен линейный двигатель в качестве замены вращающегося двигателя, редуктора и кривошипа обычного балансирного станка-качалки. Как описано в патенте США № 5.409.356, выданном на имя Масси, предлагается использовать линейный двигатель для качания балансира станка обычного типа, тем самым устраняя вращающийся двигатель, редуктор, кривошип и тягу. Эта модификация обычного балансирного станка-качалки направлена, прежде всего, на устранение неэффективности редуктора и обеспечение возможности легко регулировать длину хода и профиль ускорения или замедления. Главной отличительной особенностью скважинной насосной системы, описанной в патенте Масси, является ее улучшенная эксплуатационная гибкость благодаря использованию линейного двигателя для качания балансира. Например, регулировки длины хода, необходимые при монтаже и дальнейшей эксплуатации нефтяных насосных установок, легко выполняются с помощью линейного двигателя. В устройстве Масси можно также легко выполнять необходимые регулировки скорости откачивания (количества ходов в минуту). Наконец, балансирная насосная система с приводом от линейного двигателя сравнительно хорошо соответствует потребности в прерывистой работе, так как она не имеет редуктора, кривошипа и тяги и лишена связанными с ними трудностями при повторном запуске.
Однако приспособление линейного двигателя к обычной конструкции с балансиром, как это было предложено Масси, имеет результатом очень неэффективную систему в смысле потребления мощности. В устройстве Масси в качестве главного средства уравновешивания статистической нагрузки используется электрорегенеративная система. В этой системе линейный двигатель работал бы как генератор при ходе насосных штанг вниз, преобразуя, таким образом, энергию падающей колонны штанг в электроэнергию. Эта электроэнергия затем запасается в аккумуляторной батарее или подобном устройстве. При ходе вверх, когда станок поднимает собственный вес колонны штанг и столба нефти, линейный двигатель черпает энергию, запасенную в аккумуляторной батарее.
Система уравновешивания этого типа является очень неэффективной вследствие потерь в запасенной энергии, происходящих при выработке электроэнергии, переключении, накоплении и хранении электроэнергии и ее возвращения и, наконец, вследствие потерь в двигателе. Так как в системе с насосной штангой обычно имеют место большие статистические нагрузки, то эффективное уравновешивание является крайне необходимым. Таким образом, энергетический КПД устройства Масси, по-видимому, был бы подвергнут серьезному сомнению.
В то время как Масси предлагает модификацию обычного балансирного станка-качалки, включив в него линейный двигатель, согласно настоящему изобретению предлагаются совершенно новая конструкция наземного устройства и изобретательская идея, которая решает проблемы, известные из предшествующего уровня техники.
Краткое изложение сущности изобретения
Согласно настоящему изобретению предлагается устройство для непосредственного приведения в действие штанги штангового скважинного насосного агрегата, которое содержит линейный электродвигатель, включающий якорь, статоры и основание и расположенный вокруг оси действия штангового скважинного насоса, при этом якорь двигателя соединен с верхним концом штанги, и уравновешивающий механизм, контактирующий с якорем.
Согласно настоящему изобретению, кроме того, предлагается устройство для выкачивания жидкости, содержащее штанговый скважинный насосный агрегат, включающий штангу, линейный электродвигатель, включающий якорь, статоры и основание и расположенный так, чтобы он действовал по существу по той же самой оси, что и штанга, при этом якорь соединен со штангой, и уравновешивающий механизм, расположенный так, чтобы уравновешивать вес штангового скважинного насосного агрегата и выкачиваемой текущей среды.
Кроме того, согласно настоящему изобретению предлагается способ выкачивания текучей среды, используя штанговый скважинный насосный агрегат, включающий штангу, линейный электродвигатель, содержащий якорь, статоры и основание, и удерживающий механизм и при осуществлении способа размещают штанговый скважинный насосный агрегат так, чтобы насос был соединен с резервуаром для текучей среды, размещают линейный двигатель так, чтобы ось его действия была по существу одинакова с осью движения насосной штанги, прикрепляют верхний конец насосной штанги к якорю линейного двигателя так, чтобы при работе якорь непосредственно приводил в действие штангу, используют уравновешивающий механизм, расположенный так, чтобы он смягчал нагрузку, прилегаемую на линейный двигатель насосной штангой и столбом выкачиваемой жидкости и управляют двигателем так, чтобы насос вбирал текучую среду при своем ходе вниз и транспортировал ее при своем ходе вверх.
Краткое описание фигур
Фиг. 1 изображает вид балансирного станка-качалки, известного из предшествующего уровня техники;
фиг. 2 - вид в разрезе варианта выполнения настоящего изобретения, в котором в качестве уравновешивающего механизма используется механический пружинный элемент;
фиг. 3 - вид в разрезе варианта выполнения настоящего изобретения, показывающий взаимное расположение элементов линейного двигателя и механической пружины;
фиг. 4 - вид с верхнего торца устройства, показанного на фиг. 3.
Подробное описание изобретения
Согласно настоящему изобретению предлагается усовершенствованное устройство для непосредственного приведения в действие штанги штангового скважинного насосного агрегата. Это устройство является усовершенствованием по сравнению с предшествующим уровнем техники благодаря использованию линейного электродвигателя для непосредственного привода штанги насоса. Якорь прикреплен к штанге непосредственно или через соединительную тягу. Линейный двигатель, который действует вдоль единственной оси Y, расположен относительно штангового скважинного насосного агрегата таким образом, что ось, по которой действует штанговый скважинный насос во время работы, Y', будет предпочтительно совпадать или, по крайней мере, по существу быть сходной с осью Y. Если Y не будет совпадать с Y', то может потребоваться некоторое изменение в расположении двигателя относительно штанги. Такой случай охватывается настоящим изобретением. Кроме того, согласно настоящему изобретению предполагается уравновешивающий механизм, соединенный с якорем линейного двигателя, чтобы линейный двигатель мог действовать более эффективно, чем это было возможно из предшествующего уровня техники.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения, по крайней мере, часть уравновешивающего механизма расположена между якорем и основанием линейного двигателя. Наиболее предпочтительно, чтобы уравновешивающий механизм содержал механическую пружину. Также наиболее предпочтительно, чтобы пружина была расположена в линейном двигателе, при этом один конец пружины контактировал с якорем, а другой конец - с основанием линейного двигателя так, чтобы при ходе линейного двигателя вниз пружина сжималась.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения рассматриваемые уравновешивающие механизмы содержат пневмо- или гидроцилиндры либо их некоторое сочетание. Такие уравновешивающие механизмы предпочтительно располагали бы способом, сходным с размещением механической пружины.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения уравновешивающий механизм может быть прикреплен к якорю. Когда уравновешивающий механизм прикреплен к якорю, он может содержать гибкий трос, один конец которого соединен с якорем, холостой шкив, который поддерживает трос, и противовес, прикрепленный к другому концу гибкого троса. Кроме того, как предполагается, может быть полезным сочетание механической пружины с уравновешивающим механизмом, прикрепленным к якорю.
Согласно настоящему изобретению предлагается устройство для приведения в действие штангового скважинного насосного агрегата в сочетании с уравновешивающим механизмом и линейным двигателем, в котором уравновешивающий механизм расположен ниже линейного двигателя. Действительно, предлагается один вариант осуществления настоящего изобретения, в котором один конец уравновешивающего механизма, например пружины, прикреплен к части штанги вблизи верхнего окончания насосного агрегата, а другой конец расположен ниже и вокруг насосного агрегата. Второй конец пружины примыкал бы к опоре, которая ограничивала бы возможность передвижения этого конца пружины при ходе штанги вниз. В таком варианте осуществления изобретения механическая пружина образует механизм для уравновешивания веса штангового насосного агрегата и столба текучей среды, как это было бы при варианте, показанном на фиг. 2. При таком варианте осу7 ществления изобретения можно было бы облегчить замену двигателей, а также уменьшить затраты на такие двигатели.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения приводное устройство для перемещения груза, совершающего возвратно-поступательное движение, содержит также контроллер двигателя. При настоящем изобретении предполагается использование контроллеров двигателей, которые известны специалистам в данной области техники.
В предпочтительном варианте линейный двигатель содержит якорь из постоянного магнита и статор из многих электромагнитов. С помощью полупроводникового коммутатора производится последовательное возбуждение электромагнитов таким образом, чтобы втягивать якорь с одного конца набора статоров к другому концу. Импульс, подводимый к якорю данным электромагнитом, можно изменять, например, широтно-импульсной модуляцией с целью регулирования скорости, профиля ускорение или замедление и длины хода насосной системы. Полупроводниковый коммутатор управляется цифровым микропроцессором, позволяющим выполнять регулировки станка путем замен программ или в ответ на входные данные микропроцессора.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения приводное устройство для перемещения груза, совершающего возвратно-поступательное движение, управляется с помощью ЭВМ. В наиболее предпочтительном варианте осуществления изобретения благодаря возможности управления линейным двигателем с помощью ЭВМ регулировки скорости, длины хода и профиля ускорение или замедление можно легко и быстро выполнять путем перепрограммирования ЭВМ на месте или дистанционно, например по наземным телефонным линиям. Кроме того, предполагается, что устройство можно дистанционно контролировать и регулировать путем использования сотовой или радиосвязи, тем самым, сводя к минимуму участие людей в проверке и регулировке удаленных агрегатов.
Кроме того, эксплуатационная гибкость линейного двигателя для непосредственного привода и с управлением с помощью ЭВМ делает возможным создание саморегулируемой, самоконтролируемой насосной системы, в которой агрегат автоматически изменяет свой режим работы в ответ на изменяющиеся условия. В такой саморегулирующейся системе изменяющиеся условия, как, например, расход, состав потока, КПД насоса, усилие якоря и т.п. считываются электронным способом и затем анализируются ЭВМ в соответствии с ее программой. ЭВМ затем автоматически регулирует коммутацию линейного двигателя для оптимизации работы насосной системы.
Согласно настоящему изобретению предлагается также способ выкачивания текучей среды, используя штанговый скважинный насосный агрегат, включающий штангу, линейный электродвигатель, включающий якорь, статоры и основание и уравновешивающий механизм, при этом способе размещают штанговый скважинный насосный агрегат так, чтобы насос был соединен с резервуаром текучей среды, размещают линейный двигатель так, чтобы его ось действия была по существу одинакова с осью движения насосной штанги, прикрепляют верхний конец насосной штанги к якорю линейного двигателя так, чтобы при работе якорь непосредственно приводил в действие штангу, используют уравновешивающий механизм, расположенный так, чтобы он смягчал нагрузку, прилагаемую на линейный двигатель насосной штангой, и столбом выкачиваемой текучей среды управляют двигателем так, чтобы насос выбирал текучую среду при своем ходе вниз и транспортировал ее при своем ходе вверх.
Что касается вышеуказанного способа, то после монтажа штангового скважинного насосного агрегата другие стадии, исключая последнюю стадию, могут выполняться в любом выбранном порядке, а предложенный выше порядок не является безусловным. В предпочтительном варианте осуществления способа текучей средой является нефть. Однако предполагается, что настоящее изобретение было бы полезно в случае выкачивания воды из глубоких водоносных слоев, когда центробежные насосы были бы слишком неэффективными. В другом предпочтительном варианте осуществления способа, по крайней мере, часть штангового скважинного насосного агрегата находится ниже поверхности земли (на глубине).
Описание вариантов осуществления изобретения
Согласно настоящему изобретению предлагается непосредственный привод для перемещения груза при возвратно-поступательном движении, а конкретнее штангового скважинного насосного агрегата. Как показано на фиг. 2, полированная штанга 10 штангового скважинного насоса соединена непосредственно с якорем 12 линейного двигателя 14, который расположен непосредственно над устьем скважины 16. Якорь 12 приводится в действие с помощью статора 18. Эта система позволяет осуществлять непосредственный привод полированной штанги 10 в обсадной трубе 20. Благодаря непосредственному приводу исключаются балансир 34, гибкий трос 36, тяга 32, кривошип 27, плечо кривошипа 28, редуктор 26 и электродвигатель вращения 24 систем, известных из предшествующего уровня техники.
При настоящем изобретении уравновешивающий механизм может быть одного из нескольких типов. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, пока9 занном на фиг. 2, в качестве уравновешивающего механизма используется спиральный пружинный элемент 22. Пружинистость может быть также обеспечена с помощью двух или большего числа механических пружин, пневмоцилиндров или гидроцилиндров, работающих в соединении с пневмоаккумулятором. Наименее предпочтительным, но жизнеспособным вариантом осуществления настоящего изобретения является уравновешивающий механизм типа перекидных весов (с гибким тросом, холостым шкивом и противовесом) в соединении с линейным двигателем с непосредственным приводом. Уравновешивающий механизм этого типа мог быть вместо уравновешивающего механизма пружинного типа или в соединении с уравновешивающим механизмом пружинного типа с переменным усилием.
Способность устройства согласно настоящему изобретению осуществлять непосредственный привод дает ряд важных преимуществ по сравнению с обычными балансирными станками-качалками. В промышленности давно существует желание иметь непосредственный, прямой привод для полированной штанги, обусловленное опытом использования пневмо- и гидроцилиндров в качестве двигателей для непосредственного привода штанги (см. Uren, Petroleum Production Engineering). Однако в устройстве этого типа цилиндры должны приводиться в действие с помощью компрессоров или насосов, которые сами являются очень неэффективными, сложными и ненадежными. В настоящем изобретении сочетаются преимущества непосредственного приведения штанги в действие с простотой и эффективностью, присущими линейному электродвигателю.
Использование уравновешивающих механизмов с пружинным элементом и непосредственного приводного средства в виде линейного двигателя означает, что при настоящем изобретении штанговый скважинный насос приводится в действие по существу лишь одной движущейся частью. Это является значительным отходом от прежних сложных систем и проявляется в меньших эксплуатационных расходах и повышенной надежности. Кроме того, данное устройство является намного более компактным, чем устройства, известные из уровня техники, и, следовательно, могут быть на практике размещены в небольшом, герметичном кожухе. Устройство, защищенное таким образом, может действовать эффективнее, надежно и устойчиво. Кроме того, оно по внешнему виду является более приемлемым для окружающих, чем устройства, которые известны из уровня техники и обычно считаются невзрачными.
Следует отметить, что при настоящем изобретении отсутствуют какие-либо тяжело нагруженные подшипники. При настоящем изобретении фактически имеется только одна опора - линейная опора, которая лишь направляет якорь, совершающий возвратно-поступательное движение. На фиг. 3 показана линейная опора 38, которая расположена поперек длины линейного двигателя на линейных направляющих 40, поддерживаемых линейной несущей рамой 42. Хотя и находясь в непосредственной близости, направляющие 40 не зависят от статоров 18, которые создают электромагнитную силу для якоря 13, выдерживающим большую часть векторов сил в системе.
Действительно, единственная опора очень слабо нагружена, потому что главные векторы сил, создаваемые системой при работе, все по существу расположены в одном направлении и на общей оси. Отсутствуют какое-либо реверсирование или изменение направления силы, делающих необходимым применение тяжело нагруженного подшипника. В обычном балансирном станке-качалке требуется использовать несколько тяжело нагруженных подшипников.
Тяжело нагруженные подшипники отражают компромисс при проектировании изделий, так как они повышают стоимость и сложность, но при этом снижают надежность и эффективность механической системы. На фиг. 4, на которой дан вид с верхнего торца устройства, показанного на фиг. 3, представлен чертеж устройства, отличающегося от известного из уровня техники. Якорь 12 и механическая пружина 22 в сочетании с сердечником 44 электромагнита должны выдерживать большую часть векторов силы. Благодаря зазору 48 не имеется никакого фрикционного контакта ни сердечника 44 электромагнита, ни обмотки 46 электромагнита с опорой 38. Его назначение заключается лишь в удержании якоря 1 2 на равном расстоянии от электродвижущих элементов линейного двигателя. Результатом этого является опора, которая не несет тяжелой нагрузки в отличие от подшипников в обычных штанговых скважинных насосных агрегатах.
Ключ к преимуществу настоящего изобретения по сравнению с прототипом заключается в том, что действующая сила прикладывается как можно ближе к нагрузке. Для обеспечения непосредственного привода необходимо использовать линейный двигатель, однако, в конструкцию должен быть также встроен эффективный уравновешивающий механизм. Таким образом, образуется резонансная система, при этом машина для выполнения необходимой задачи может быть сделана простой, элегантной и эффективной.

Claims (16)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Устройство для непосредственного приведения в действие штанги штангового скважинного насосного агрегата, содержащее линейный электродвигатель, включающий якорь, статоры и основание и расположенный вокруг оси действия штангового скважинного насоса, при этом якорь двигателя соединен с верхним концом штанги, и уравновешивающий механизм, контактирующий с якорем.
  2. 2. Устройство по п.1, в котором, по крайней мере, часть уравновешивающего механизма расположена между якорем и основанием линейного двигателя.
  3. 3. Устройство по п.2, в котором уравновешивающий механизм содержит механическую пружину.
  4. 4. Устройство по п.3, в котором один конец пружины контактирует с якорем, а другой конец - с основанием.
  5. 5. Устройство по п.1, в котором уравновешивающий механизм содержит пневмоцилиндр.
  6. 6. Устройство по п.1, в котором уравновешивающий механизм содержит гидроцилиндр.
  7. 7. Устройство по п.1, в котором уравновешивающий механизм содержит противовес на качающемся рычаге.
  8. 8. Устройство по п.1, в котором уравновешивающий механизм содержит гибкий трос, один конец которого соединен с якорем, холостой шкив, поддерживающий трос, и противовес, прикрепленный к другому концу гибкого троса.
  9. 9. Устройство по п.1, в котором линейный двигатель выполнен с управлением от ЭВМ.
  10. 10. Устройство для выкачивания текучей среды, содержащее штанговый скважинный насосный агрегат, включающий штангу, линейный электродвигатель, включающий якорь, статоры и основание и расположенный таким образом, что он действует, по существу, по той же самой оси, что и штанга, при этом якорь соединен со штангой, и уравновешивающий механизм, расположенный таким образом, чтобы уравновешивать вес штангового скважинного насосного агрегата и выкачиваемой текучей среды.
  11. 11. Устройство по п.10, в котором линейный двигатель выполнен с управлением от ЭВМ.
  12. 12. Устройство по п.10, в котором, по крайней мере, часть уравновешивающего механизма расположена между якорем и основанием линейного двигателя.
  13. 13. Устройство по п.10, в котором уравновешивающий механизм расположен ниже линейного двигателя.
  14. 14. Способ выкачивания текучей среды, используя штанговый скважинный насосный агрегат, включающий штангу, линейный электродвигатель, включающий якорь, статоры и основание, и уравновешивающий механизм, при этом способ предусматривает размещение штангового скважинного насосного агрегата так, чтобы насос был соединен с резервуаром текучей среды, размещение линейного двигателя так, чтобы его ось действия, по существу, совпадала с осью движения штанги, прикрепление верхнего конца штанги к якорю линейного двигателя так, чтобы при работе якорь непосредственно приводил в действие штангу, использование уравновешивающего механизма, расположенного так, чтобы он смягчал нагрузку, прилагаемую на линейный двигатель штангой и столбом выкачиваемой текучей среды, и управление двигателем так, чтобы насос вбирал текучую среду при своем ходе вниз и транспортировал ее при своем ходе вверх.
  15. 15. Способ по п.14, в котором в качестве текучей среды используют нефть.
  16. 16. Способ по п.14, по которому, по крайней мере, часть штангового скважинного насосного агрегата выполняют находящейся ниже поверхности земли.
EA199800876A 1996-03-29 1997-03-20 Устройство для приведения в действие штангового скважинного насоса EA000459B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/623,549 US6213722B1 (en) 1996-03-29 1996-03-29 Sucker rod actuating device
PCT/US1997/004684 WO1997037128A1 (en) 1996-03-29 1997-03-20 Sucker rod pump actuating device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA199800876A1 EA199800876A1 (ru) 1999-02-25
EA000459B1 true EA000459B1 (ru) 1999-08-26

Family

ID=24498499

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA199800876A EA000459B1 (ru) 1996-03-29 1997-03-20 Устройство для приведения в действие штангового скважинного насоса

Country Status (9)

Country Link
US (1) US6213722B1 (ru)
EP (1) EP0890025B1 (ru)
AU (1) AU2342797A (ru)
CA (1) CA2250739C (ru)
DE (1) DE69726846D1 (ru)
EA (1) EA000459B1 (ru)
GB (1) GB2326678B (ru)
NO (1) NO322605B1 (ru)
WO (1) WO1997037128A1 (ru)

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7001157B2 (en) * 2001-02-26 2006-02-21 “Castles” Home Services Inc. Well pumping unit driven by linear motor
CN2467821Y (zh) * 2001-02-26 2001-12-26 周小稀 直线电机驱动的抽油机
US6817409B2 (en) * 2001-06-13 2004-11-16 Weatherford/Lamb, Inc. Double-acting reciprocating downhole pump
CA2451907C (en) * 2003-12-18 2011-09-27 Ici Solutions Inc. Reciprocating pump with screw actuator
CN101010512A (zh) * 2004-08-24 2007-08-01 克劳斯科技管理公司 泵杆驱动设备和抽出方法
CN101305187B (zh) 2005-10-13 2010-12-08 井泵技术有限公司 井下流体产量优化系统及方法
US20080036305A1 (en) * 2006-08-14 2008-02-14 Davor Jack Raos High efficiency linear motor and oil well lift device
US20080105422A1 (en) * 2006-11-08 2008-05-08 Wuhan Jianghan Petroleum Machinery Co., Ltd. Compact well pumping unit actuated by linear motor with counterweight directly attached to slider
US20080264625A1 (en) * 2007-04-26 2008-10-30 Brian Ochoa Linear electric motor for an oilfield pump
GB2465714A (en) * 2007-09-25 2010-06-02 Crostek Man Corp Artificial lift mechanisms
AU2008312571B2 (en) * 2007-10-15 2013-05-02 Unico, Llc Cranked rod pump apparatus and method
GB2459082B (en) 2008-02-19 2010-04-21 Phillip Raymond Michael Denne Improvements in artificial lift mechanisms
US8851860B1 (en) 2009-03-23 2014-10-07 Tundra Process Solutions Ltd. Adaptive control of an oil or gas well surface-mounted hydraulic pumping system and method
GB0914954D0 (en) * 2009-08-27 2009-09-30 Denne Phillip M R Artificial lift structures
DE102010056090A1 (de) * 2010-12-17 2012-06-21 Lutz Turowsky Arbeitsmaschine, Förderpumpe und Verfahren zum Betreiben derselben
JP2014504667A (ja) * 2011-01-05 2014-02-24 ダウ コーニング コーポレーション 抗菌材料用のポリへテロシロキサン
US9115574B2 (en) 2011-11-08 2015-08-25 Lufkin Industries, Llc Low profile rod pumping unit with pneumatic counterbalance for the active control of the rod string
RU2493433C1 (ru) * 2012-02-03 2013-09-20 Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский и конструкторский институт центробежных и роторных компрессоров им. В.Б. Шнеппа" Скважинно-насосная установка
RU2499158C1 (ru) * 2012-04-12 2013-11-20 Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский и конструкторский институт центробежных и роторных компрессоров им. В.Б. Шнеппа" Скважинно-насосная установка
ITMI20120911A1 (it) * 2012-05-25 2013-11-26 Eni Spa Impianto ibrido di generazione elettrica alimentato da fonti di origine fossile/solare
US8944157B2 (en) * 2012-07-11 2015-02-03 Jacob MAIL Hydro pneumatic lifting system and method
US9115705B2 (en) 2012-09-10 2015-08-25 Flotek Hydralift, Inc. Synchronized dual well variable stroke and variable speed pump down control with regenerative assist
CA2908234C (en) * 2013-04-05 2017-05-02 Flotek Hydralift, Inc. Synchronized dual well variable stroke and variable speed pump down control with regenerative assist
US10443362B2 (en) * 2015-05-26 2019-10-15 Baker Hughes Incorporated Systems and methods for controlling downhole linear motors
RU2741187C1 (ru) * 2020-10-29 2021-01-22 Акционерное Общество "Научно-Производственное Предприятие "Пружинный Центр" Привод скважинного штангового насоса

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1693114A (en) * 1923-09-27 1928-11-27 Heany Lab Inc Fuel-supply system
US1840994A (en) * 1930-01-20 1932-01-12 Irwin B Winsor Electromagnetic pump
US3437043A (en) * 1966-05-27 1969-04-08 David H Sanders High volume,electro-magnetic,reciprocating pump mechanism
FR2640442B1 (fr) * 1988-12-12 1991-02-01 Marine Petroleum Equipment Unite motrice a puissance constante et a mouvement vertical alternatif pour elever une charge pas a pas
US5193985A (en) * 1990-01-10 1993-03-16 Uniflo Oilcorp, Ltd. Pump control system for a downhole motor-pump assembly and method of using same
US5409356A (en) 1992-06-11 1995-04-25 Massie; Lewis E. Well pumping system with linear induction motor device

Also Published As

Publication number Publication date
CA2250739A1 (en) 1997-10-09
NO322605B1 (no) 2006-10-30
CA2250739C (en) 2006-05-30
WO1997037128A1 (en) 1997-10-09
GB2326678B (en) 1999-12-15
EP0890025B1 (en) 2003-12-17
GB9821041D0 (en) 1998-11-18
EP0890025A4 (en) 2000-12-27
AU2342797A (en) 1997-10-22
NO984556L (no) 1998-11-27
DE69726846D1 (de) 2004-01-29
NO984556D0 (no) 1998-09-29
EP0890025A1 (en) 1999-01-13
US6213722B1 (en) 2001-04-10
EA199800876A1 (ru) 1999-02-25
GB2326678A (en) 1998-12-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA000459B1 (ru) Устройство для приведения в действие штангового скважинного насоса
US7001157B2 (en) Well pumping unit driven by linear motor
US8851860B1 (en) Adaptive control of an oil or gas well surface-mounted hydraulic pumping system and method
US5409356A (en) Well pumping system with linear induction motor device
US7789637B2 (en) Numerically controlled reciprocating submersible pump apparatus
CN1752406B (zh) 单曲柄倍程柔绳抽油系统
WO2002068788A2 (en) Well pumping unit driven by linear motor
US20060024177A1 (en) Long-stroke deep-well pumping unit
US5196770A (en) Vertically reciprocating constant power drive unit for raising a load step by step
US20190107105A1 (en) Linear Drive Beam Pumping Unit
US3867846A (en) High slip prime mover for pumpjack apparatus
CN201802360U (zh) 曲柄无游梁抽油机
US4438628A (en) Pump jack drive apparatus
CN102182429A (zh) 海上平台用气平衡液压抽油机
GB2308160A (en) Regenerative hydraulic power transmission for down-hole pump
US4377092A (en) Well pump jack with controlled counterbalancing
US4476418A (en) Well pump control system
CN2412105Y (zh) 直线电机驱动无游梁抽油机
CN201047344Y (zh) 直线平衡式长冲程节能抽油机
MXPA98008038A (en) Pump drive device with bom rod
AU2485901A (en) Sucker rod pump actuating device
RU2118709C1 (ru) Групповой привод штанговых насосов
WO2011022826A1 (en) Artificial lift structures
US20180142540A1 (en) Type of intelligent pumping unit
RU2778764C1 (ru) Станок-качалка для добычи нефти

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM BY KG MD TJ

MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AZ KZ TM RU