RU117527U1

RU117527U1 - WELL PUMP HYDRAULIC DRIVE

Info

Publication number: RU117527U1
Application number: RU2012107094/06U
Authority: RU
Inventors: Виктор Иванович Усок; Артем Павлович Макаров
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Пермская нефтяная инжиниринговая компания"
Priority date: 2012-02-27
Filing date: 2012-02-27
Publication date: 2012-06-27

Abstract

1. Гидравлический привод скважинного насоса, содержащий рабочий цилиндр с поршнем, разделяющим его на две полости, штоковая из которых соединена нагнетательной линией через гидрораспределитель в одном его положении с насосом, сливной линией со сливом через гидрораспределитель - в другом его положении, при котором насос соединен сливной линией со сливом, отличающийся тем, что он снабжен регулируемым дросселем, установленным в сливной линии штоковой полости рабочего цилиндра, которая гидравлически разобщена от сливной линии насоса. ! 2. Гидравлический привод скважинного насоса по п.1, отличающийся тем, что он содержит как минимум один дополнительный гидрораспределитель, через который в одном его положении насос соединен со штоковой полостью рабочего цилиндра, а в другом его положении - со сливом. ! 3. Гидравлический привод скважинного насоса по п.1, отличающийся тем, что он содержит блок управления, вход которого соединен с датчиками конечных положений поршня рабочего цилиндра, а выход - с узлом переключения гидрораспределителя. 1. Hydraulic drive of a borehole pump, containing a working cylinder with a piston dividing it into two cavities, the rod of which is connected by a discharge line through a hydraulic valve in one of its position with the pump, a drain line with a drain through a hydraulic valve - in its other position, in which the pump is connected a drain line with a drain, characterized in that it is equipped with an adjustable throttle installed in the drain line of the rod cavity of the working cylinder, which is hydraulically separated from the pump drain line. ! 2. The hydraulic drive of the borehole pump according to claim 1, characterized in that it contains at least one additional hydraulic valve, through which in one position the pump is connected to the rod cavity of the working cylinder, and in its other position - to the drain. ! 3. The hydraulic drive of the borehole pump according to claim 1, characterized in that it contains a control unit, the input of which is connected to the sensors of the end positions of the working cylinder piston, and the output to the switching unit of the hydraulic valve.

Description

Приложение №2 к заявке №2012107094/06Appendix No. 2 to the application No. 2012107094/06

Гидравлический привод скважинного насосаHydraulic drive of a borehole pump

Полезная модель относится к гидравлическим машинам объемного вытеснения, включающим гидравлические средства, и может быть использована для приведения в действие скважинного штангового насоса, предназначенного для подъема жидкостей с больших глубин проблемных подклинивающих скважин, а так же для скважин малой глубины и малодебитных скважин.The utility model relates to hydraulic volume displacement machines, including hydraulic means, and can be used to actuate a borehole sucker rod pump designed to lift liquids from large depths of problematic wedging wells, as well as for shallow wells and low-production wells.

Известны гидравлические приводы подъемных устройств (пат. RU №2061913, МПК⁶ F15B 1/02, опубл. 1996 г.; пат. RU №2134360, МПК⁶F04B 47/04, опубл. 1999 г.; пат. RU №2232295, МПК⁶ F04B 47/04, опубл. 2004 г.; пат. RU №2193111, МПК⁶ F04B 47/04, опубл. 2002 г.), содержащие рабочий цилиндр с поршнем, разделяющим его на две полости, штоковая из которых соединена с насосом нагнетательной линией с гидрораспределителем и со сливом - сливной линией с гидрораспределителем, и пневмоаккумулятор.Known hydraulic drives of lifting devices (US Pat. RU No. 2061913, IPC ⁶ F15B 1/02, publ. 1996; Pat. RU No. 2134360, IPC ⁶ F04B 47/04, publ. 1999; Pat. RU No. 2232295, IPC ⁶ F04B 47/04, publ. 2004; Pat. RU No. 2193111, IPC ⁶ F04B 47/04, publ. 2002) containing a working cylinder with a piston dividing it into two cavities, the rod of which is connected to a pump with a discharge line with a hydraulic distributor and with a drain - a drain line with a hydraulic distributor, and a pneumatic accumulator.

Недостатками таких приводов является сложность конструкции, большая металлоемкость, сложность обслуживания при эксплуатации, что объясняется наличием пневмоаккумулятора, необходимостью обслуживания пневмоаккумулятора (заправка, стравливание воздуха, балансировка равновесия, слив скапливающейся рабочей жидкости из пневмоаккумулятора).The disadvantages of such drives are the design complexity, high metal consumption, the complexity of maintenance during operation, which is explained by the presence of a pneumatic accumulator, the need to maintain a pneumatic accumulator (refueling, air bleeding, balancing balance, draining accumulated working fluid from a pneumatic accumulator).

Наиболее близким к заявляемому и принятым в качестве прототипа является неуравновешенный привод штангового глубинного насоса содержащий рабочий цилиндр с поршнем, разделяющим его на две полости, штоковая из которых соединена нагнетательной линией через гидрораспределитель в одном его положении с насосом, сливной линией со сливом через гидрораспределитель в другом его положении, при котором насос соединен сливной линией со сливом (А.Г.Молчанов, Гидроприводные штанговые скважинные насосные установки, М. Недра, 1982 г., с.36 рис.1.17),.Closest to the claimed and adopted as a prototype is an unbalanced drive of a sucker rod pump containing a working cylinder with a piston dividing it into two cavities, the rod of which is connected by the discharge line through the valve in one position to the pump, the drain line with the drain through the valve in the other its position in which the pump is connected by a drain line to a drain (A.G. Molchanov, Hydraulic actuated sucker-rod pumping units, M. Nedra, 1982, p. 36 Fig. 171) ,.

Такой привод имеет простую конструкцию, менее металлоемок, прост в обслуживании при эксплуатации, так как не содержит пневмоаккумулятора.Such a drive has a simple design, less metal, is easy to maintain during operation, as it does not contain a pneumatic accumulator.

Однако такой привод позволяет регулировать число качаний штока рабочего цилиндра только за счет регулировки производительности двигателя или насоса или регулировки потока в сливной линии, и не экономичен, что объясняется нагрузкой двигателя насоса при его работе на слив через сливную линию, общую со штоковой полостью рабочего цилиндра.However, such a drive allows you to adjust the number of swings of the working cylinder rod only by adjusting the performance of the engine or pump or adjusting the flow in the drain line, and is not economical, which is explained by the load of the pump motor when it works to drain through the drain line common with the rod cavity of the working cylinder.

Задачей изобретения является обеспечение возможности регулирования числа качаний штока рабочего цилиндра при постоянных производительностях двигателя и насоса и повышение экономичности за счет снижения нагрузки на двигатель насоса при его работе на слив.The objective of the invention is to provide the ability to control the number of swings of the rod of the working cylinder with constant engine and pump performance and increase efficiency by reducing the load on the pump motor when it is running on the drain.

Поставленная задача решается за счет усовершенствования гидравлического привода скважинного насоса, содержащего рабочий цилиндр с поршнем, разделяющим его на две полости, штоковая из которых соединена нагнетательной линией через гидрораспределитель в одном его положении с насосом, сливной линией со сливом через гидрораспределитель в другом его положении, при котором насос соединен сливной линией со сливом.The problem is solved by improving the hydraulic drive of a borehole pump containing a working cylinder with a piston dividing it into two cavities, the rod of which is connected by a discharge line through the valve in one position to the pump, a drain line with a drain through the valve in its other position, when wherein the pump is connected by a drain line to a drain.

Это усовершенствование заключается в том, что привод снабжен регулируемым дросселем, установленным в сливной линии штоковой полости рабочего цилиндра, которая гидравлически разобщена от сливной линии насоса.This improvement lies in the fact that the drive is equipped with an adjustable throttle installed in the drain line of the rod cavity of the working cylinder, which is hydraulically disconnected from the drain line of the pump.

Такое конструктивное выполнение привода позволяет обеспечить возможность регулирования числа качаний штока рабочего цилиндра за счет регулирования проходного сечения дросселя в линии слива из штоковой полости рабочего цилиндра. Повышение экономичности обеспечивается за счет снижения нагрузки на двигатель насоса при его работе на слив, так как сливные потоки разделены, и двигатель насоса работает вхолостую.Such a structural embodiment of the drive allows you to provide the ability to control the number of swings of the rod of the working cylinder by adjusting the bore of the throttle in the drain line from the rod cavity of the working cylinder. The increase in efficiency is ensured by reducing the load on the pump motor when it is running on the drain, since the drain flows are separated, and the pump motor is idling.

Кроме того, привод может содержать как минимум один дополнительный гидрораспределитель, через который в одном его положении насос соединен со штоковой полостью рабочего цилиндра, а в другом его положении - со сливом, что снижает сопротивление нагнетательной линии, соединяющей насос со штоковой полость рабочего цилиндра, потери энергии рабочей жидкости и ее нагрев.In addition, the drive may contain at least one additional control valve through which in one of its positions the pump is connected to the rod cavity of the working cylinder, and in the other position it is connected to a drain, which reduces the resistance of the discharge line connecting the pump to the rod cavity of the working cylinder, losses energy of the working fluid and its heating.

Кроме того, привод может содержать блок управления, вход которого соединен с датчиками конечных положений поршня рабочего цилиндра, а выход с узлом переключения гидрораспределителя, что позволяет регулировать частоту движения штока рабочего цилиндра за счет задания количества циклов в единицу времени управлением гидрораспределителем (обеспечением требуемого времени паузы).In addition, the drive may contain a control unit, the input of which is connected to the sensors of the end positions of the piston of the working cylinder, and the output with the switching unit of the valve, which allows you to adjust the frequency of movement of the rod of the working cylinder by setting the number of cycles per unit of time by controlling the valve (ensuring the required pause time )

Полезная модель поясняется чертежом, где на фиг.1 изображена схема гидравлического привода с одним гидрораспределителем, на фиг.2 - схема гидравлического привода с дополнительным гидрораспределителем.The utility model is illustrated by the drawing, in which Fig. 1 shows a diagram of a hydraulic drive with one valve, and Fig. 2 shows a diagram of a hydraulic drive with an additional valve.

Гидравлический привод скважинного насоса содержит рабочий цилиндр 1 с поршнем 2, разделяющим его на две полости 3 и 4. Штоковая полость 3 соединена нагнетательной линией 5 через гидрораспределитель 6 в одном его положении (изображенном на фиг.1) с насосом 7 и сливной линией 8 со сливом 9 через гидрораспределитель 6 в другом его положении. При этом насос 7 соединен сливной линией 10 со сливом 9. Привод снабжен регулируемым дросселем 11, установленным в сливной линии 8 штоковой полости 3 рабочего цилиндра 1. Сливная линия 8 гидравлически разобщена от сливной линии 10 насоса 7. В варианте на фиг.2 гидравлический привод содержит один дополнительный гидрораспределитель 12, через который в одном его положении насос 7 соединен со штоковой полостью 3 рабочего цилиндра 1, а в другом его положении - со сливом 9. Позицией 13 обозначен шток, соединяющий поршень 2 с колонной штанг, позицией 14 обозначена сливная линия насоса 7 в варианте на фиг.2. Привод содержит блок управления 15, вход которого соединен с датчиками 16 и 17 конечных положений поршня 2 рабочего цилиндра 1, а выход с узлом переключения гидрораспределителя 6.The hydraulic drive of the borehole pump contains a working cylinder 1 with a piston 2 dividing it into two cavities 3 and 4. The rod cavity 3 is connected by a discharge line 5 through a directional control valve 6 in one of its positions (shown in figure 1) with the pump 7 and a drain line 8 with drain 9 through the valve 6 in its other position. In this case, the pump 7 is connected by a drain line 10 to a drain 9. The drive is equipped with an adjustable throttle 11 installed in the drain line 8 of the rod cavity 3 of the working cylinder 1. The drain line 8 is hydraulically disconnected from the drain line 10 of the pump 7. In the embodiment of FIG. 2, the hydraulic drive contains one additional valve 12, through which in one of its positions the pump 7 is connected to the rod cavity 3 of the working cylinder 1, and in its other position, to the drain 9. Position 13 denotes the rod connecting the piston 2 to the rod string, position 14 denotes on the drain line of the pump 7 in the embodiment of figure 2. The drive contains a control unit 15, the input of which is connected to the sensors 16 and 17 of the end positions of the piston 2 of the working cylinder 1, and the output with the switching unit of the control valve 6.

Работа привода в варианте на фиг.1 происходит следующим образом.The operation of the drive in the embodiment of figure 1 is as follows.

Перед началом работы настраивают регулируемый дроссель 11, обеспечивая необходимую скорость движения вниз штока 13. Поршень 2 цилиндра 1 находятся в нижнем положении, блок управления 15 подачей напряжения на катушку перемещает золотник гидрораспределителя 6 в верхнее на фиг.1 положение, при котором с насосом 7 линией нагнетания 5 соединена штоковая полость 3 рабочего цилиндра 1. Под действием давления рабочей жидкости, создаваемого насосом 7, поршень 2 перемещается вверх. Содержимое полости 4 рабочего цилиндра 1 вытесняется на слив 9. При достижении поршнем 2 крайнего верхнего положения срабатывает датчик 16 крайнего положения, сигнал которого обрабатывается блоком управления 15, который подает напряжение на противоположную катушку, переводя золотник гидрораспределителя 6 в нижнее на фиг.1 положение. Происходит реверс привода. Рабочая жидкость от насоса 7 по сливной линии 10 поступает на слив 9. Поршень 2 под действием собственного веса и веса, связанных с ним штока 13 и колонны насосных штанг, движется вниз, вытесняя рабочую жидкость из штоковой полости 3 по сливной линии 8 через регулируемый дроссель 11 на слив 9. Двигатель насоса 7 работает вхолостую, так как его сливная линия 10 разобщена от сливной линии 8. При достижении поршнем 2 крайнего нижнего положения срабатывает датчик 17 крайнего положения, сигнал которого обрабатывается блоком управления 15, который, отключая напряжение от катушек гидрораспределителя 6, переводит его золотник в среднее на фиг.1 положение. При этом штоковая полость 3 рабочего цилиндра 1 заперта, а жидкость от насоса 7 по линии слива 10 поступает на слив 9. Поршень 2 и шток 13 удерживаются в нижнем положении определенное время, соответствующее необходимому числу качаний. По истечении указанного времени блок управления 15 подает напряжение на катушку гидрораспределителя 6, переводя его золотник в верхнее на фиг.1 положение. Происходит реверс привода и его работа повторяется.Before starting work, adjust the adjustable throttle 11, providing the necessary speed of downward movement of the rod 13. The piston 2 of the cylinder 1 is in the lower position, the control unit 15 applying voltage to the coil moves the spool valve 6 to the upper position in Fig. 1, in which with the pump 7 line discharge 5 is connected to the rod cavity 3 of the working cylinder 1. Under the action of the pressure of the working fluid created by the pump 7, the piston 2 moves up. The contents of the cavity 4 of the working cylinder 1 is displaced to the drain 9. When the piston 2 reaches its highest position, the sensor 16 of the extreme position is activated, the signal of which is processed by the control unit 15, which supplies voltage to the opposite coil, translating the spool valve 6 to the lower position in Fig. 1. The drive reverses. The working fluid from the pump 7 through the drain line 10 enters the drain 9. The piston 2, under the influence of its own weight and the weight of the rod 13 and the string of pump rods connected with it, moves downward, displacing the working fluid from the rod cavity 3 along the drain line 8 through an adjustable throttle 11 to drain 9. The engine of the pump 7 is idling, since its drain line 10 is disconnected from the drain line 8. When the piston 2 reaches its extreme lower position, the sensor 17 of the extreme position is triggered, the signal of which is processed by the control unit 15, which, turning off apryazhenie from the coils of the control valve 6, it needs to slide into the middle position in Figure 1. In this case, the rod cavity 3 of the working cylinder 1 is locked, and the liquid from the pump 7 through the drain line 10 enters the drain 9. The piston 2 and the rod 13 are held in a lower position for a certain time corresponding to the required number of swings. After the specified time, the control unit 15 supplies voltage to the valve spool 6, moving its spool to the upper position in figure 1. The drive reverses and its operation is repeated.

Работа привода в варианте на фиг.2 происходит следующим образом.The operation of the drive in the embodiment of figure 2 is as follows.

Перед началом работы настраивают регулируемый дроссель 11, обеспечивая необходимую скорость движения штока 13 вниз. Поршень 2 цилиндра 1 находится в нижнем положении, блок управления 15 подачей напряжения на катушки перемещает золотники гидрораспределителей 6 и 12 в верхнее на фиг.2 положение, при котором с насосом 7 линией нагнетания 5 соединена штоковая полость 3 рабочего цилиндра 1. При этом обеспечивается подача рабочей жидкости от насоса 7 в штоковую полость 3 по двум линиям, что снижает сопротивление нагнетательной линии, потери энергии рабочей жидкости и ее нагрев. Под действием давления рабочей жидкости, создаваемого насосом 7, поршень 2 перемещается вверх. Содержимое полости 4 рабочего цилиндра 1 вытесняется на слив 9. При достижении поршнем 2 крайнего верхнего положения срабатывает датчик 16 крайнего положения, сигнал которого обрабатывается блоком управления 15, который подает напряжение на противоположную катушку гидрораспределителя 6, переводя золотник в нижнее на фиг.2 положение, золотник гидрораспределителя 12 возвращается в исходное, нижнее на фиг.2, положение под действием его пружины 18. Происходит реверс привода. Рабочая жидкость от насоса 7 через гидрораспределитель 12 и линию слива 14 поступает на слив 9. Поршень 2 под действием собственного веса и веса, связанных с ним штока 13 и колонны насосных штанг, движется вниз, вытесняя рабочую жидкость из штоковой полости 3 по сливной линии 8 через регулируемый дроссель 11 на слив 9. Двигатель насоса 7 работает вхолостую, так как его сливная линия 14 разобщена от сливной линии 8. При достижении поршнем 2 крайнего нижнего положения срабатывает датчик 17 крайнего положения, сигнал которого обрабатывается блоком управления 15, который, отключая напряжение от катушек гидрораспределителя 6, переводит золотник в среднее на фиг.2 положение, положение золотника гидрораспределителя 12 остается прежним. При этом штоковая полость 3 рабочего цилиндра 1 заперта, а жидкость от насоса 7 по линии слива 14 поступает на слив 9. Поршень 2 и шток 13 удерживаются в нижнем положении определенное время, соответствующее необходимому числу качаний. По истечении указанного времени блок управления 15 подает напряжение на катушки гидрораспределителей 6 и 12, переводя их золотники в верхнее на фиг.2 положение. Происходит реверс привода и его работа повторяется.Before starting work, adjust the adjustable throttle 11, providing the necessary speed of the rod 13 down. The piston 2 of the cylinder 1 is in the lower position, the control unit 15 supplying voltage to the coils moves the spools of the control valves 6 and 12 to the upper position in figure 2, in which the rod cavity 3 of the working cylinder 1 is connected to the pump 7 by the discharge line 5. working fluid from the pump 7 to the rod cavity 3 in two lines, which reduces the resistance of the discharge line, the energy loss of the working fluid and its heating. Under the action of the pressure of the working fluid created by the pump 7, the piston 2 moves up. The contents of the cavity 4 of the working cylinder 1 is displaced to the discharge 9. When the piston 2 reaches its highest position, the sensor 16 of the extreme position is activated, the signal of which is processed by the control unit 15, which supplies voltage to the opposite coil of the control valve 6, translating the spool to the lower position in FIG. 2, the spool valve 12 returns to its original lower position in figure 2, the position under the action of its spring 18. There is a reverse drive. The working fluid from the pump 7 through the valve 12 and the drain line 14 enters the drain 9. The piston 2 moves downward, displacing the working fluid from the rod cavity 3 along the drain line 8 under the influence of its own weight and the weight of the rod 13 and the string of pump rods connected to it. through the adjustable throttle 11 to drain 9. The engine of the pump 7 is idle, since its drain line 14 is disconnected from the drain line 8. When the piston 2 reaches its lowest position, the sensor 17 of the extreme position is activated, the signal of which is processed by the control unit 15, which, disconnecting the voltage from the coils of the valve 6, puts the spool in the middle position in figure 2, the position of the valve 12 remains the same. In this case, the rod cavity 3 of the working cylinder 1 is locked, and the liquid from the pump 7 through the drain line 14 enters the drain 9. The piston 2 and the rod 13 are held in a lower position for a certain time corresponding to the required number of swings. After the specified time, the control unit 15 supplies voltage to the coils of the control valves 6 and 12, moving their spools to the upper position in figure 2. The drive reverses and its operation is repeated.

Таким образом, использование предлагаемой полезной модели обеспечивает возможность регулирования числа качаний штока рабочего цилиндра при постоянных производительностях двигателя и насоса за счет регулирования проходного сечения дросселя в линии слива из штоковой полости рабочего цилиндра и задания количества циклов в единицу времени управлением гидрораспределителем (обеспечением требуемого времени паузы), а также - повышение экономичности за счет снижения нагрузки на двигатель насоса при его работе на слив.Thus, the use of the proposed utility model makes it possible to control the number of swings of the working cylinder rod at constant engine and pump capacities by adjusting the throttle bore in the drain line from the rod cavity of the working cylinder and setting the number of cycles per unit of time by controlling the valve (ensuring the required pause time) , as well as - increasing efficiency by reducing the load on the pump motor during its operation on the drain.

Claims

1. The hydraulic drive of the borehole pump, comprising a working cylinder with a piston dividing it into two cavities, the rod of which is connected by the discharge line through the valve in one of its positions to the pump, the drain line with the drain through the valve, in its other position, in which the pump is connected drain line with drain, characterized in that it is equipped with an adjustable throttle installed in the drain line of the rod cavity of the working cylinder, which is hydraulically disconnected from the drain line of the pump.

2. The hydraulic drive of the borehole pump according to claim 1, characterized in that it contains at least one additional valve, through which in one of its positions the pump is connected to the rod cavity of the working cylinder, and in its other position, to the drain.

3. The hydraulic drive of the borehole pump according to claim 1, characterized in that it contains a control unit, the input of which is connected to the sensors of the end positions of the piston of the working cylinder, and the output to the switching unit of the hydraulic distributor.