RU119410U1

RU119410U1 - HYDRAULIC DRIVE FOR A WELL BELL PUMP PUMP

Info

Publication number: RU119410U1
Application number: RU2012111620/06U
Authority: RU
Inventors: Александр Владимирович Ан; Сергей Львович Григорьев; Пётр Дмитриевич Кукиев
Original assignee: Павлова Ольга Анатольевна
Priority date: 2012-03-26
Filing date: 2012-03-26
Publication date: 2012-08-20

Abstract

1. Гидравлический привод для скважинного штангового насоса, содержащий регулируемый гидравлический насос, подключенный к приводному электродвигателю, гидроцилиндр, бак для рабочей среды, запорный электрогидравлический элемент, предохранительный клапан, включенный в напорную линию насоса, датчик перемещения штока гидроцилиндра, систему управления, включающую программируемое устройство управления, при этом насос гидравлически соединен с баком для рабочей среды и через запорный электрогидравлический элемент - с полостью гидроцилиндра, отличающийся тем, что регулируемый гидравлический насос представляет собой регулируемый гидравлический реверсивный по потоку насос-мотор, а в систему управления введен частотный преобразователь, при этом система управления состоит из соединенных между собой программируемого устройства управления и частотного преобразователя, причем программируемое устройство управления соединено с датчиком перемещения штока гидроцилиндра и с серворегулятором реверсивного насоса-мотора, а частотный преобразователь соединен с приводным электродвигателем. ! 2. Гидравлический привод для скважинного штангового насоса по п.1, отличающийся тем, что частотный преобразователь выполнен с возможностью рекуперации электрической энергии. ! 3. Гидравлический привод для скважинного штангового насоса по п.2, отличающийся тем, что частотный преобразователь снабжен устройством накопления рекуперируемой электрической энергии. ! 4. Гидравлический привод для скважинного штангового насоса по п.1, отличающийсйя тем, что снабжен реверсивным фильтром, включенным между запорным электрогидравлически� 1. A hydraulic drive for a downhole sucker rod pump, containing an adjustable hydraulic pump connected to a drive motor, a hydraulic cylinder, a tank for a working medium, an electro-hydraulic shut-off element, a safety valve included in the pressure line of the pump, a sensor for displacement of a hydraulic cylinder rod, a control system that includes a programmable device control, while the pump is hydraulically connected to the tank for the working medium and through a shut-off electro-hydraulic element - to the cavity of the hydraulic cylinder, characterized in that the adjustable hydraulic pump is an adjustable hydraulic pump-motor, reversible in flow, and a frequency converter is introduced into the control system, while the control system consists of a programmable control device and a frequency converter connected to each other, and the programmable control device is connected to a sensor for displacement of the hydraulic cylinder rod and to a servo regulator of the reversing us the axis of the motor, and the frequency converter is connected to the drive motor. ! 2. A hydraulic drive for a downhole sucker rod pump according to claim 1, characterized in that the frequency converter is configured to recover electrical energy. ! 3. A hydraulic drive for a downhole sucker rod pump according to claim 2, characterized in that the frequency converter is equipped with a device for storing recovered electrical energy. ! 4. A hydraulic drive for a downhole sucker rod pump according to claim 1, characterized in that it is equipped with a reversible filter connected between the shut-off electrohydraulic

Description

Полезная модель относится к устройствам для добычи нефти, в частности к наземному гидравлическому оборудованию, которое приводит в действие штанговый скважинный насос.The utility model relates to devices for oil production, in particular to ground-based hydraulic equipment that drives a sucker rod pump.

Основным видом устройств, широко используемых в настоящее время в качестве приводов штанговых скважинных насосов, являются механические балансирные станки-качалки. Значительный вес механических частей таких приводов требует существенных затрат на изменение длины хода штока, балансировку и на обустройство фундаментов. Значительный вес приводов ограничивает возможность их переноса с одной скважины на другую, а также установку на плавучих, болотистых и обводняемых грунтах. Балансирные станки-качалки с ходом штока более 4 м практически не осуществимы в связи с резким увеличением их массы.The main type of devices currently widely used as actuators for sucker rod pumps are mechanical rocking rocking machines. Significant weight of the mechanical parts of such drives requires significant costs for changing the stroke length of the rod, balancing and arrangement of foundations. The significant weight of the drives limits the possibility of their transfer from one well to another, as well as installation on floating, marshy and flooded soils. Rocker rocking machines with a stroke of more than 4 m are practically not feasible due to a sharp increase in their mass.

В связи с этим все более широкое применение находят гидроприводы штанговых скважинных насосов. В России действует ГОСТ Р 51763-2001 «Приводы скважинных штанговых насосов», который регламентирует общие требования к механическим и гидравлическим приводам. Такие приводы имеют в 3-5 раз меньшую массу, чем механические. Гибкость управления потоком масла обеспечивает гидравлическим приводам преимущество в эксплуатации. При этом за счет малой инерции гидромашин достигается быстрое и автоматизируемое изменение хода штока скважинного насоса, числа ходов в минуту, изменение скорости подъема и опускания штанг. В конструкции гидропривода штангового скважинного насоса используется насосная установка, обеспечивающая поток масла под давлением, и гидроцилиндр, поршень и шток которого движутся под действием потока масла от насосной установки. Шток гидроцилиндра непосредственно или через механическую систему (например, через блок с гибким тяговым органом) соединен со штоком штангового скважинного насоса. Насосная установка, в свою очередь, состоит из приводного двигателя, насоса и системы управления. При этом для обеспечения равномерного потребления энергии приводным двигателем во всем цикле подъема и опускания штанг выполняют балансирование гидропривода, которое, также как в обычных станках-качалках, состоит в статическом уравновешивании колонны штанг скважинного насоса и в динамическом уравновешивании моментов инерции движущихся частей.In this regard, hydraulic drives of sucker rod pumps are finding wider application. In Russia, GOST R 51763-2001 “Well sucker rod pump drives” is in force, which regulates the general requirements for mechanical and hydraulic drives. Such drives have 3-5 times less mass than mechanical ones. The flexibility of oil flow control gives hydraulic drives an operational advantage. Moreover, due to the low inertia of the hydraulic machines, a fast and automated change in the stroke of the well pump rod, the number of strokes per minute, and the change in the speed of raising and lowering the rods are achieved. The hydraulic drive of the sucker rod pump uses a pumping unit that provides the flow of oil under pressure, and a hydraulic cylinder, the piston and rod of which move under the action of the oil flow from the pumping unit. The hydraulic cylinder rod is connected directly or through a mechanical system (for example, through a unit with a flexible traction unit) to the rod of a sucker rod pump. The pump installation, in turn, consists of a drive motor, pump and control system. At the same time, to ensure uniform energy consumption by the drive motor during the entire cycle of raising and lowering the rods, the hydraulic drive is balanced, which, like in conventional rocking machines, consists in static balancing of the rod string of the well pump and in dynamic balancing of the moments of inertia of the moving parts.

Недостаток известного гидропривода заключается в отсутствии возможности оперативного изменения условий балансировки при изменении параметров добычи и характеристик скважины в процессе эксплуатации, а именно: изменение нагрузки на шток гидроцилиндра, количество откачиваемой нефти и ее плотность, длина хода штока скважинного насоса.A disadvantage of the known hydraulic actuator is the inability to quickly change the balancing conditions when changing production parameters and well characteristics during operation, namely: changing the load on the hydraulic cylinder rod, the amount of pumped oil and its density, the stroke length of the well pump.

Известен гидравлический привод по патенту US 5827051 «Regenerative hydraulic power transmission for down-hole pump» US Classes 417/375, 417/904, 60/414, опубл. 27 октября 1998 г., в котором используется приводной электродвигатель, гидроцилиндр и реверсивный по потоку регулируемый аксиально-поршневой насос-мотор. Реверс качающего узла насоса и изменение подачи гидравлического насоса-мотора осуществляется устройством управления, представляющим собой механическую связь с движущимся штоком (патент US 5743716 "Reversible pump controller" F04B 49/00). При подъеме штанг насос-мотор работает как насос и подает масло в штоковую полость гидроцилиндра, а при опускании штанг масло через насос-мотор сливается в бак. При ходе штанг вниз насос-мотор переходит в моторный режим и раскручивает маховик, соединенный с валом приводного двигателя. За счет сил инерции маховика осуществляется динамическое балансирование привода и повторное использование (регенерация) энергии для подъема штанг в следующем цикле.Known hydraulic actuator according to patent US 5827051 "Regenerative hydraulic power transmission for down-hole pump" US Classes 417/375, 417/904, 60/414, publ. October 27, 1998, which uses a drive electric motor, a hydraulic cylinder and a flow-reversible adjustable axial piston pump motor. Reversing the pumping pump assembly and changing the feed of the hydraulic pump-motor is carried out by a control device, which is a mechanical connection with a moving rod (US patent 5743716 "Reversible pump controller" F04B 49/00). When lifting the rods, the pump-motor works like a pump and delivers oil to the rod cavity of the hydraulic cylinder, and when lowering the rods, the oil is drained through the pump-motor into the tank. When the rods go down, the pump-motor goes into motor mode and untwists the flywheel connected to the shaft of the drive motor. Due to the inertia of the flywheel, the drive is dynamically balanced and energy is reused (regenerated) to lift the rods in the next cycle.

Недостатком указанного известного гидравлического привода является большой объем и масса маховика, а также фиксированный момент инерции маховика для балансирования, который невозможно оперативно изменять при изменении параметров добычи и характеристик скважины в процессе эксплуатации, таких как нагрузка на штоке, количество откачиваемой нефти и ее плотность, длина хода штока скважинного насоса. В этом данная конструкция повторяет недостатки механических станков-качалок.The disadvantage of this known hydraulic drive is the large volume and mass of the flywheel, as well as a fixed moment of inertia of the flywheel for balancing, which cannot be changed quickly when changing production parameters and well characteristics during operation, such as the load on the rod, the amount of pumped oil and its density, length the stroke of the well pump rod. In this, this design repeats the disadvantages of mechanical rocking machines.

Известен гидравлический привод по патенту US 5996688 «Hydraulic pump jack drive system for reciprocating an oil well pump rod» класс МПК E21B 43/00, опубликовано 28 апреля 1998 г., кроме основного гидроцилиндра используют дополнительный гидроцилиндр, соединенный с резервуаром, заполненным сжатым газом (пневмогидроаккумулятор). Давление и энергию сжатого газа используют для статического и динамического балансирования гидравлического привода и возвратно-поступательного движения штока.Known hydraulic actuator according to patent US 5996688 "Hydraulic pump jack drive system for reciprocating an oil well pump rod" IPC class E21B 43/00, published April 28, 1998, in addition to the main hydraulic cylinder, an additional hydraulic cylinder is used, connected to a reservoir filled with compressed gas ( pneumatic accumulator). The pressure and energy of the compressed gas is used for static and dynamic balancing of the hydraulic drive and the reciprocating motion of the rod.

Однако недостатком известного гидравлического привода, в первую очередь, является большой объем и масса пневмогидроаккумулятора, а также фиксированное давление газа (азота) в пневмоаккумуляторе для балансирования, которое невозможно оперативно изменять при изменении параметров добычи и характеристик скважины в процессе эксплуатации, таких как нагрузка на штоке, количество откачиваемой нефти и ее плотность, длина хода штока скважинного насоса. Кроме того, недостатком является относительно невысокий КПД гидропривода, в котором при движении масла в трубах и гидроаппаратах происходит завихрение жидкости и превращение гидравлической энергии в тепловую.However, the disadvantage of the known hydraulic drive, in the first place, is the large volume and mass of the pneumatic accumulator, as well as the fixed pressure of gas (nitrogen) in the pneumatic accumulator for balancing, which cannot be changed quickly when changing production parameters and well characteristics during operation, such as a rod load , the amount of pumped oil and its density, the stroke length of the well pump rod. In addition, the disadvantage is the relatively low efficiency of the hydraulic actuator, in which, when the oil moves in the pipes and hydraulic units, fluid swirls and hydraulic energy is converted into heat.

Известны гидроприводы глубинного штангового насоса по патентам Российской федерации №2277644 C1 МПК F04B 47/04 опубл. 10.06.2006 и №76085 МПК F04B 47/04 опубл. 10.09.2008, а также "Гидравлический привод подъемного устройства", предназначенный для приведения в действие скважиного штангового насоса по патенту РФ №92488 U1 МПК F04B 47/04 опубл. 20.03.2010.Known hydraulic actuators of a deep rod pump according to the patents of the Russian Federation No. 2277644 C1 IPC F04B 47/04 publ. 06/10/2006 and No. 76085 IPC F04B 47/04 publ. 09/10/2008, as well as the "Hydraulic drive of the lifting device", designed to actuate the borehole sucker rod pump according to the patent of the Russian Federation No. 92488 U1 IPC F04B 47/04 publ. 03/20/2010.

Гидропривод глубинного насоса по патенту РФ №2277644 С1 МПК F04B 47/04 опубл. 10.06.2006 содержит гидроцилиндр, соединенный со штоком скважинного насоса, емкость (бак) для рабочей жидкости, силовой насос и пневмогидроаккумулятор. Реверсирование движения штока и изменение скорости его движения производится с помощью пропорционального дросселирующего гидрораспределителя, связанного с системой управления. Система управления содержит верхний и нижний выключатели и управляемый ими электромагнитный элемент, обеспечивающий переключение гидрораспределителя. Для зарядки пневмогидроаккумулятора используют дополнительный насос и гидрораспределитнель.The hydraulic drive of the deep pump according to the patent of the Russian Federation No. 2277644 C1 IPC F04B 47/04 publ. 06/10/2006 contains a hydraulic cylinder connected to the rod of the borehole pump, a container (tank) for the working fluid, a power pump and a pneumatic accumulator. Reversing the movement of the rod and changing the speed of its movement is carried out using a proportional throttling valve, associated with the control system. The control system contains the upper and lower switches and the electromagnetic element controlled by them, providing switching of the control valve. To charge the pneumatic accumulator, an additional pump and a hydraulic distributor are used.

Гидропривод глубинного насоса по патенту РФ №76085 МПК F04B 47/04 опубл. 10.09.2008 также содержит гидроцилиндр, соединенный со штоком скважинного насоса, емкость (бак) для рабочей жидкости, гидравлический насос и пневмогидроаккумулятор. Реверсирование движения штока производится с помощью гидрораспределителя, связанного с системой управления.The hydraulic drive of the deep pump according to the patent of the Russian Federation No. 76085 IPC F04B 47/04 publ. 09/10/2008 also contains a hydraulic cylinder connected to the rod of the downhole pump, a reservoir (tank) for the working fluid, a hydraulic pump and a pneumatic accumulator. The movement of the rod is reversed using a directional valve associated with the control system.

Гидравлический привод подъемного устройства, предназначенный для приведения в действие скважиного штангового насоса, патент РФ №92488 U1 МПК F04B 47/04 опубл. 20.03.2010, содержит рабочий и уравновешивающий гидроцилиндры, насос с электродвигателем, гидробак и гидрораспределитель, соединенный с блоком управления, вход которого соединен с датчиками конечных положений штока. Частота реверса хода штока определяется изменением времени паузы между переключениями направления потока рабочей жидкости гидрораспределителем.The hydraulic drive of the lifting device, designed to actuate the borehole sucker rod pump, RF patent No. 92488 U1 IPC F04B 47/04 publ. 03/20/2010, contains a working and balancing hydraulic cylinders, a pump with an electric motor, a hydraulic tank and a control valve connected to a control unit, the input of which is connected to the sensors of the rod end positions. The frequency of the reverse stroke of the rod is determined by the change in the pause time between switching the direction of flow of the working fluid by the valve.

Недостатком вышеописанных гидроприводов является отсутствие возможности оперативного изменения режима работы гидропривода при изменении параметров добычи и характеристик скважины в процессе эксплуатации, таких как нагрузка на штоке, количество откачиваемой нефти и ее плотность, длина хода штока скважинного насоса, а также низкий кпд, обусловленный гидравлическими потерями в гидрораспределителе при работе с нерегулируемым насосом.The disadvantage of the above hydraulic actuators is the inability to quickly change the operating mode of the hydraulic actuator when changing production parameters and well characteristics during operation, such as the load on the rod, the amount of pumped oil and its density, the stroke length of the well pump, as well as low efficiency due to hydraulic losses in the hydrodistributor during the work with the unregulated pump.

Наиболее близким к предлагаемому является электрогидравлический привод для скважинного штангового насоса по заявке на патент US 2011/0014064 Al "Hydraulic Oil Well Pumping Apparatus" класс МПК Е21B 43/12, F04B 35/00 опубл. 20 января 2011 г. заявитель "Petro Hydraulic Lift System" (Lafkin, US). В этом устройстве применен гидроцилиндр, приводной двигатель, регулируемый насос компенсационного типа с наклонной шайбой, два гидрораспределителя (пропорциональный дроссселирующий гидрораспределитель, регулирующий поток, и дискретный гидрораспределитель, реверсирующий поток, функционально аналогичный запорному электрогидравлическому элементу), предохранительный клапан, бак для рабочей жидкости, электронная система управления, включающая программируемое устройство управления (контроллер), соединенная с датчиками хода штока гидроцилиндра. Устройство управления обеспечивает реверс и изменения скорости движения штока гидроцилиндра.Closest to the proposed is an electro-hydraulic drive for a borehole sucker-rod pump according to patent application US 2011/0014064 Al "Hydraulic Oil Well Pumping Apparatus" class IPC E21B 43/12, F04B 35/00 publ. January 20, 2011 Applicant "Petro Hydraulic Lift System" (Lafkin, US). This device employs a hydraulic cylinder, a drive motor, an adjustable compensation pump with an inclined washer, two hydraulic valves (proportional dosing valve, regulating flow, and a discrete valve, reversing flow, functionally similar to a shut-off electro-hydraulic element), safety valve, tank for working fluid, electronic a control system including a programmable control device (controller) connected to the hydraulic stroke sensors cylinder The control device provides reverse and changes in the speed of the hydraulic cylinder rod.

Недостатком указанного гидравлического привода является пассивное уравновешивание поднимаемой колонны штанг скважинного насоса силами гидравлического трения, что снижает его кпд.The disadvantage of this hydraulic drive is the passive balancing of the raised column of the rods of the borehole pump by hydraulic friction, which reduces its efficiency.

Заявленная полезная модель решает задачу создания гидравлического привода для скважинного штангового насоса, осуществление которого позволяет достичь технического результата, заключающегося в возможности оперативного изменения режимов работы гидропривода при изменении нагрузок на шток поршня штангового скважинного насоса при одновременном повышении КПД путем повышения экономии электроэнергии.The claimed utility model solves the problem of creating a hydraulic drive for a borehole sucker rod pump, the implementation of which allows one to achieve a technical result consisting in the possibility of an operational change in the hydraulic drive operating modes when changing the loads on the piston rod of a sucker rod pump while increasing efficiency by increasing energy savings.

Сущность полезной модели состоит в том, что в заявленном гидравлическом приводе для скважинного штангового насоса, содержащем регулируемый гидравлический насос, подключенный к приводному электродвигателю, гидроцилиндр, бак для рабочей среды, запорный электрогидравлический элемент, предохранительный клапан, включенный в напорную линию насоса, датчик перемещения штока гидроцилиндра, систему управления, включающую программируемое устройство управления, при этом насос гидравлически соединен с баком для рабочей среды и, через запорный электрогидравлический элемент, с полостью гидроцилиндра, новым является то, что регулируемый гидравлический насос представляет собой регулируемый гидравлический реверсивный по потоку насос-мотор, а в систему управления введен частотный преобразователь, при этом система управления состоит из соединенных между собой программируемого устройства управления и частотного преобразователя, причем программируемое устройство управления соединено с датчиком перемещения штока гидроцилиндра и с серворегулятором реверсивного насоса-мотора, а частотный преобразователь соединен с приводным электродвигателем. При этом частотный преобразователь выполнен с возможностью рекуперации электрической энергии и, кроме того, снабжен устройством накопления рекуперируемой электрической энергии. Кроме того, гидравлический привод для скважинного штангового снабжен: реверсивным фильтром, включенным между запорным электрогидравлическим элементом и гидроцилиндром; снабжен отдельной линией очистки и охлаждения масла, состоящей из соединенных между собой циркуляционного насоса, фильтра и маслоохладителя, подключеных к баку для рабочей среды циркуляционным насосом и маслоохладителем; снабжен датчиком давления в магистрали между насосом и гидроцилиндром, который включен в соответствующую магистраль и подключен к программируемому устройству управления.The essence of the utility model is that in the claimed hydraulic actuator for a borehole sucker rod pump containing an adjustable hydraulic pump connected to a drive motor, a hydraulic cylinder, a tank for the working medium, a shut-off electro-hydraulic element, a safety valve included in the pressure line of the pump, a rod displacement sensor hydraulic cylinder, a control system including a programmable control device, while the pump is hydraulically connected to the tank for the working medium and, through the shut-off The electro-hydraulic element, with the cavity of the hydraulic cylinder, is new in that the adjustable hydraulic pump is an adjustable hydraulic, flow-reversible pump-motor, and a frequency converter is introduced into the control system, while the control system consists of a programmable control device and a frequency converter interconnected, moreover, a programmable control device is connected to a cylinder rod displacement sensor and to a servo-controller of a reversible pump-motor, and astotny converter connected to the drive motor. In this case, the frequency converter is configured to recover electrical energy and, in addition, is equipped with a storage device for the recovered electrical energy. In addition, the hydraulic actuator for the downhole rod is equipped with: a reversible filter connected between the shut-off electro-hydraulic element and the hydraulic cylinder; equipped with a separate oil cleaning and cooling line, consisting of a circulation pump, a filter and an oil cooler connected to each other, connected to a tank for the working medium by a circulation pump and an oil cooler; equipped with a pressure sensor in the line between the pump and the hydraulic cylinder, which is included in the corresponding line and connected to a programmable control device.

Технический результат достигается следующим образом. Признаки формулы полезной модели: "Гидравлический привод для скважинного штангового насоса, содержащий регулируемый гидравлический насос, подключенный к приводному электродвигателю, гидроцилиндр, бак для рабочей среды, запорный электрогидравлический элемент, предохранительный клапан, включенный в напорную линию насоса, датчик перемещения штока гидроцилиндра, систему управления, включающую программируемое устройство управления, при этом насос гидравлически соединен с баком для рабочей среды и, через запорный электрогидравлический элемент, с полостью гидроцилиндра,..." являются неотъемлемой частью заявленного гидропривода и обеспечивают его работоспособность, а, следовательно, обеспечивают достижение заявленного технического результата, заключающегося в возможности оперативного изменения режимов работы гидропривода при изменении нагрузок на шток поршня штангового скважинного насоса при одновременном повышении КПД путем повышения экономии электроэнергии.The technical result is achieved as follows. The features of the utility model formula: "A hydraulic actuator for a borehole sucker rod pump, comprising an adjustable hydraulic pump connected to a drive motor, a hydraulic cylinder, a tank for the working medium, an electro-hydraulic shut-off element, a safety valve included in the pressure line of the pump, a cylinder rod displacement sensor, a control system including a programmable control device, while the pump is hydraulically connected to the tank for the working medium and, through the shut-off electro-hydraulic the element, with the cavity of the hydraulic cylinder, ... "are an integral part of the claimed hydraulic actuator and ensure its operability, and, therefore, ensure the achievement of the claimed technical result, which consists in the ability to quickly change the operating modes of the hydraulic actuator when changing the loads on the piston rod of the sucker rod pump while increasing Efficiency by increasing energy savings.

Кроме того:Besides:

- насос представляет собой регулируемый насос-мотор, реверсируемый по потоку рабочей среды (масла);- the pump is an adjustable motor pump, reversible by the flow of the working medium (oil);

- введен частотный преобразователь (это устройство, которое состоит из выпрямителя с шиной постоянного тока и контура преобразования частоты и напряжения. К шине постоянного тока могут подключаться внешние устройства, например, устройства для накопления электрической энергии);- a frequency converter has been introduced (this is a device that consists of a rectifier with a DC bus and a frequency and voltage conversion circuit. External devices, for example, devices for storing electric energy, can be connected to the DC bus);

- приводной электродвигатель присоединен к частотному преобразователю, управляемому программируемым устройством управления, что обеспечивает управление генераторным режимом электродвигателя при торможении в процессе опускания штанг скважинного насоса;- the drive electric motor is connected to a frequency converter controlled by a programmable control device, which provides control of the generator mode of the electric motor during braking during lowering of the rods of the borehole pump;

- при этом частотный преобразователь выполнен с возможностью рекуперации электрической энергии с отдачей ее в сеть или с накоплением в накопительном устройстве привода;- while the frequency converter is made with the possibility of recovery of electrical energy with its return to the network or with the accumulation in the drive storage device;

- система управления состоит из соединенных между собой программируемого устройства управления (например, контроллера) и частотного преобразователя. Программируемое устройство управления подключено к датчику перемещения штока гидроцилиндра и, кроме того, к серворегулятору насос-мотора.- the control system consists of a interconnected programmable control device (for example, a controller) and a frequency converter. The programmable control device is connected to a cylinder rod displacement sensor and, in addition, to a pump-motor servo controller.

Программируемое устройство управления контролирует режим работы гидравлического привода и управляет приводом по заданной оператором программе.The programmable control device controls the hydraulic drive operation mode and controls the drive according to the program set by the operator.

Датчик перемещения штока гидроцилиндра осуществляет непрерывное слежение за положением штока. Сигнал от датчика перемещения штока поступает в электронную систему управления.The hydraulic cylinder rod displacement sensor continuously monitors the position of the rod. The signal from the rod displacement sensor enters the electronic control system.

При пуске гидропривода насос-мотор подает рабочую среду (масло) в штоковую полость гидроцилиндра и поднимает шток. При достижении заданного верхнего положения штока, определяемого датчиком, программируемое устройство управления плавно возвращает серворегулятор насоса-мотора в нулевое положение и затем плавно меняет направление движения рабочей среды (масла) в насосе-моторе на противоположное. Рабочая среда начинает перекачиваться насосом из рабочей (штоковой) полости гидроцилиндра в бак для рабочей среды. Поршень и шток гидроцилиндра под действием сил тяжести начинают движение вниз и позволяют опускаться штоку штангового скважинного насоса, который при этом преодолевает силу трения штанг о стенки скважины. При этом опускающиеся части оборудования начинают двигаться с ускорением в поле тяготения Земли по закону Ньютона. В результате насос-мотор под действием давления жидкости, поступающей из штоковой полости, переходит в моторный режим и начинает вращать ротор приводного электродвигателя быстрее, чем вращается электромагнитное поле в его статоре, бегущее с частотой, первоначально заданной частотным преобразователем. Вследствие этого приводной электродвигатель переходит в генераторный режим. Частотный преобразователь, фиксирует отклонение в режиме работы электродвигателя и вносит требуемую корректировку в частоту вращения электродвигателя, инициируя торможение электродвигателя. При этом, поскольку частотный преобразователь выполнен с возможностью рекуперации электрической энергии и снабжен устройством накопления рекуперируемой электрической энергии, то генерируемая электромашиной электрическая энергия рекуперируется и накапливается в частотном преобразователе в устройстве накопления рекуперируемой электрической энергии, например, накапливается в батарее конденсаторов, подключенной на клеммы частотного преобразователя.When starting the hydraulic actuator, the pump-motor supplies the working medium (oil) to the rod cavity of the hydraulic cylinder and raises the rod. Upon reaching a predetermined upper rod position determined by the sensor, the programmable control unit smoothly returns the servo-controller of the pump-motor to the zero position and then smoothly changes the direction of movement of the working medium (oil) in the pump-motor to the opposite. The working medium begins to be pumped by the pump from the working (stock) cavity of the hydraulic cylinder into the tank for the working medium. The piston and rod of the hydraulic cylinder, under the action of gravity, begin to move downward and allow the rod of the sucker rod pump to lower, which overcomes the friction force of the rods against the well walls. In this case, the falling parts of the equipment begin to move with acceleration in the Earth's gravitational field according to Newton's law. As a result, the pump-motor under the influence of fluid pressure coming from the rod cavity, enters the motor mode and begins to rotate the rotor of the drive electric motor faster than the electromagnetic field in its stator rotates, running at a frequency originally set by the frequency converter. As a result, the drive motor goes into generator mode. The frequency converter records the deviation in the operating mode of the electric motor and makes the required adjustment to the frequency of rotation of the electric motor, initiating the braking of the electric motor. Moreover, since the frequency converter is configured to recover electric energy and is equipped with a device for storing recuperable electric energy, the electric energy generated by the electric machine is recovered and stored in the frequency converter in the device for storing recuperable electric energy, for example, it is stored in a capacitor bank connected to the terminals of the frequency converter .

Таким образом, при торможении колонны штанг в верхнем положении и при ее опускании электродвигатель переходит в генераторый режим. При этом крутящий момент сопротивления электромашины в режиме генератора, автоматически регулируемый частотным преобразователем (торможение электродвигателем), обеспечивает балансировку (уравновешивание) гидропривода при опускании колонны штанг скважинного насоса в соответствии с воздействующей в настоящий момент времени нагрузкой на шток поршня штангового скважинного насоса.Thus, when braking the rod string in the upper position and when lowering it, the electric motor goes into the generator mode. In this case, the resistance torque of the electric machine in the generator mode, automatically controlled by the frequency converter (electric motor braking), provides balancing (balancing) of the hydraulic drive when lowering the rod string of the borehole pump in accordance with the currently acting load on the piston rod of the borehole pump.

Благодаря заявленным связям, обратимая электромашина (приводной электродвигатель, регулируемый гидравлический реверсивный по потоку насос-мотор) позволяет при помощи частотного преобразователя возвращать (рекуперировать) в питающую сеть или в накопитель электроэнергии часть энергии, запасенной при опускании штанг скважинного насоса. Частотный преобразователь использует рекуперированную энергию в цикле подъема штанг скважинного насоса, снижая тем самым количество электроэнергии, потребляемой из сети. В результате обеспечивается более равномерное потребление мощности из электросети при изменении нагрузок на шток поршня штангового скважинного насоса.Thanks to the claimed connections, a reversible electric machine (a driving electric motor, an adjustable hydraulic reversible pump-motor in flow) allows using a frequency converter to return (recuperate) some of the energy stored when lowering the rods of the borehole pump to the supply network or to the electric energy storage device. The frequency converter uses the recovered energy in the cycle of lifting the rods of the borehole pump, thereby reducing the amount of electricity consumed from the network. The result is a more uniform power consumption from the mains when changing the loads on the piston rod of the sucker rod pump.

Таким образом, в заявляемом гидравлическом приводе для скважинного штангового насоса торможение электродвигателем выполняет функцию уравновешивания гидравлического привода скважинного штангового насоса маховиком или пневмогидроаккумулятором, в приведенных аналогах, или пассивного уравновешивания поднимаемой колонны штанг скважинного насоса силами гидравлического трения - в прототипе. При этом крутящий момент сопротивления электродвигателя в режиме генератора, автоматически регулируемый частотным преобразователем, обеспечивает балансировку (уравновешивание) гидропривода при опускании колонны штанг скважинного насоса в широком диапазоне нагрузок, а рекуперация энергии частотным преобразователем приводит к снижению количества потребляемой электроэнергии при подъеме штанг.Thus, in the inventive hydraulic drive for a downhole sucker rod pump, motor braking performs the function of balancing the hydraulic drive of the sucker rod pump with a flywheel or a pneumohydroaccumulator, in the above analogues, or passively balancing the raised column of the sucker rod rods by hydraulic friction - in the prototype. At the same time, the motor resistance torque in the generator mode, automatically controlled by the frequency converter, provides balancing (balancing) of the hydraulic drive when lowering the rod string of the borehole pump in a wide range of loads, and energy recovery by the frequency converter leads to a decrease in the amount of electricity consumed when lifting the rods.

Таким образом, в гидравлическом приводе для скважинного штангового насоса, выполненном в соответствии с заявленной формулой изобретения, обеспечивается возможность создания оптимального варианта управления входящими в него исполнительными устройствами, позволяющего оперативно изменять их режимы работы при изменении нагрузок на шток поршня штангового скважинного насоса в процессе эксплуатации скважины, одновременно обеспечивая и равномерное потребление электроэнергии приводным электродвигателем во всем цикле подъема и опускания штанг, и снижение потребления электрической энергии, что повышает КПД заявленного гидравлического привода.Thus, in a hydraulic drive for a borehole sucker rod pump, made in accordance with the claimed claims, it is possible to create the best option for controlling the actuators included in it, allowing you to quickly change their operating modes when changing the loads on the piston rod of the sucker rod pump during operation of the well while ensuring even power consumption by the drive motor throughout the entire lifting and lowering cycle rods, and reduced consumption of electrical energy, which increases the efficiency of the claimed hydraulic drive.

Как показали испытания, заявленный гидравлический привод скважинного штангового насоса потребляет на 30-35% меньше электроэнергии, чем станок-качалка в тех же условиях, КПД которой оценивается величиной 70%. КПД заявляемого устройства в целом приближается к 85%, что соответствует лучшим известным достижениям в современном гидроприводе на транспорте.As tests have shown, the claimed hydraulic drive of a borehole sucker-rod pump consumes 30-35% less electricity than a rocking machine under the same conditions, the efficiency of which is estimated at 70%. The efficiency of the claimed device as a whole approaches 85%, which corresponds to the best known achievements in modern hydraulic drive in transport.

Кроме того, предлагаемое выполнение заявленного гидравлического привода для скважинного штангового насоса упрощает его гидравлическую часть и снижает металлоемкость конструкции.In addition, the proposed implementation of the claimed hydraulic drive for a downhole sucker rod pump simplifies its hydraulic part and reduces the metal structure.

Предохранительный клапан, включен в напорную линию насос-мотора для предотвращения в аварийных ситуациях повышения рабочего давления в гидросистеме свыше допустимого.A safety valve is included in the pressure line of the pump motor to prevent, in emergency situations, an increase in the working pressure in the hydraulic system above the permissible value.

Устройство может быть снабжено датчиком давления в магистрали между насосом и гидроцилиндром, который включен в соответствующую магистраль и подключен к устройству управления. Датчик давления в рабочей полости используют для контроля параметров работы гидросистемы и скважинного штангового насоса.The device can be equipped with a pressure sensor in the line between the pump and the hydraulic cylinder, which is included in the corresponding line and connected to the control device. The pressure sensor in the working cavity is used to control the operating parameters of the hydraulic system and the borehole sucker rod pump.

Устройство может быть снабжено реверсивным фильтром, включенным между запорным электрогидравлическим элементом и гидроцилиндром. Фильтр обеспечивает очистку масла от продуктов износа и увеличивает ресурс устройства.The device can be equipped with a reversible filter connected between the shut-off electro-hydraulic element and the hydraulic cylinder. The filter provides oil purification from wear products and increases the life of the device.

Устройство, может быть дополнительно снабжено соединенными последовательно фильтром, маслоохладителем и реверсивным насосом, подключенными к баку для рабочей среды. В этом случае реверсивный фильтр между запорным электрогидравлическим элементом и гидроцилиндром не подключают. При этом использование маломощного насоса для прокачивания рабочей среды через фильтр и маслоохладитель по отдельному контуру, не связанному с основным контуром, обеспечивает дополнительную экономию электроэнергии. Использование отдельного контура для охлаждения рабочей среды эффективно для гидроприводов заявленной конструкции при большой мощности.The device can be additionally equipped with a filter connected in series, an oil cooler and a reversible pump connected to a tank for the working medium. In this case, a reversible filter between the shut-off electro-hydraulic element and the hydraulic cylinder is not connected. At the same time, the use of a low-power pump to pump the working medium through the filter and oil cooler in a separate circuit that is not connected to the main circuit provides additional energy savings. The use of a separate circuit for cooling the working environment is effective for hydraulic drives of the claimed design at high power.

Таким образом, из вышеизложенного следует, что заявленный гидравлический привод для скважинного штангового насоса при осуществлении обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в возможности оперативного изменения режимов работы гидропривода при изменении нагрузок на шток поршня штангового скважинного насоса при одновременном повышении КПД путем повышения экономии электроэнергии.Thus, from the foregoing, it follows that the claimed hydraulic actuator for a borehole sucker rod pump during implementation ensures the achievement of a technical result consisting in the possibility of an operative change in the operating modes of the hydraulic actuator when changing the loads on the piston rod of the sucker rod pump while increasing efficiency by increasing energy savings.

На фиг.1 изображена принципиальная гидравлическая схема заявленного гидравлического привода для скважинного штангового насоса с прямой фильтрацией рабочей среды; на фиг.2 - c отдельным контуром для охлаждения рабочей среды.Figure 1 shows a schematic hydraulic diagram of the claimed hydraulic drive for a downhole sucker rod pump with direct filtration of the working medium; figure 2 - with a separate circuit for cooling the working environment.

Заявленный гидравлический привод для скважинного штангового насоса содержит гидроцилиндр 1, регулируемый гидравлический реверсивный по потоку насос-мотор 2, приводной электродвигатель 3, частотный преобразователь 4, программируемое устройство управления 5, например, программируемый контроллер, бак 6 для рабочей среды (масло), предохранительный клапан 7, включенный в напорную линию насоса-мотора 2, запорный электрогидравлический элемент 8, например, золотникового или клапанного типа, реверсивный фильтр 9, датчик 10 давления в магистрали между насосом 2 и гидроцилиндром 1, датчик 11 перемещения штока гидроцилиндра 1, расположенный над или рядом со штоком гидроцилиндра 1, например, магнитострикционного или лазерного типа.The claimed hydraulic actuator for a downhole sucker rod pump includes a hydraulic cylinder 1, an adjustable hydraulic reversible pump-motor 2, a drive motor 3, a frequency converter 4, a programmable control device 5, for example, a programmable controller, tank 6 for the working medium (oil), a safety valve 7, included in the pressure line of the pump motor 2, a shut-off electro-hydraulic element 8, for example, spool or valve type, a reversing filter 9, a pressure sensor 10 in the line between the pump 2 and the hydraulic cylinder 1, the sensor 11 for the movement of the rod of the hydraulic cylinder 1 located above or near the rod of the hydraulic cylinder 1, for example, magnetostrictive or laser type.

Регулируемый гидравлический реверсивный по потоку насос-мотор 2 подключен к приводному электродвигателю 3 и гидравлически соединен с баком 6 для рабочей среды и, через запорный электрогидравлический элемент 8, - с полостью гидроцилиндра 1. Система управления состоит из соединенных между собой программируемого устройства управления 5 (далее - контроллер) и частотного преобразователя 4. При этом частотный преобразователь 4 подключен к приводному электродвигателю 3, а контроллер 5 подключен к датчику 11 перемещения штока гидроцилиндра, к серворегулятору насоса-мотора 2 и к датчику 10 давления в магистрали между насосом 2 и гидроцилиндром, включенным в соответствующую магистраль. Датчик 10 давления используют для контроля параметров работы гидросистемы и скважинного штангового насоса.An adjustable hydraulic reversible pump-motor 2 is connected to the drive motor 3 and is hydraulically connected to the tank 6 for the working medium and, through the shut-off electro-hydraulic element 8, to the cavity of the hydraulic cylinder 1. The control system consists of a programmable control device 5 interconnected (hereinafter - the controller) and the frequency converter 4. In this case, the frequency converter 4 is connected to the drive motor 3, and the controller 5 is connected to the sensor 11 for displacement of the cylinder rod, to the server to the regulator of the pump motor 2 and to the pressure sensor 10 in the line between the pump 2 and the hydraulic cylinder included in the corresponding line. The pressure sensor 10 is used to monitor the operating parameters of the hydraulic system and the borehole sucker rod pump.

Частотный преобразователь 4 выполнен с возможностью рекуперации электрической энергии или снабжен устройством накопления рекуперируемой электрической энергии.The frequency Converter 4 is made with the possibility of recovery of electrical energy or is equipped with a storage device for recuperated electrical energy.

Гидропривод содержит линию очистки и охлаждения масла, в частности, реверсивный фильтр 7, включенный между запорным элементом 5 и гидроцилиндром 3. Охлаждение масла происходит в маслобаке 4.The hydraulic actuator contains a line for cleaning and cooling the oil, in particular, a reversing filter 7, connected between the locking element 5 and the hydraulic cylinder 3. The oil is cooled in the oil tank 4.

При большой нагрузке и потребляемой мощности для снижения потерь энергии устройство может содержать отдельную линию очистки и охлаждения масла, в частности, соединенные между собой циркуляционный насос 12, фильтр 13 и маслоохладитель 14. Отдельная линия очистки подключена к баку 6 циркуляционным насосом 12 и маслоохладителем 14. В этом случае реверсивный фильтр 9 между запорным электрогидравлическим элементом 8 и гидроцилиндром 1 не подключают (фиг.2).With a large load and power consumption to reduce energy losses, the device may contain a separate oil purification and cooling line, in particular, interconnected circulation pump 12, filter 13 and oil cooler 14. A separate cleaning line is connected to the tank 6 with a circulation pump 12 and oil cooler 14. In this case, the reversing filter 9 between the shut-off electro-hydraulic element 8 and the hydraulic cylinder 1 is not connected (figure 2).

В заявленном гидравлическом приводе частотный преобразователь 4 выполнен с возможностью рекуперации электрической энергии и может быть снабжен устройством накопления рекуперируемой электрической энергии. Для обеспечения экономии и равномерности потребления энергии из сети в цикле подъем-опускание штанг скважинного насоса к шине постоянного тока частотного преобразователя может быть присоединен накопитель электроэнергии, например, батарея электролитических конденсаторов большой емкости (0,2 Ф и выше).In the claimed hydraulic drive, the frequency converter 4 is configured to recover electrical energy and can be equipped with a storage device for recuperated electrical energy. To ensure the economy and uniformity of energy consumption from the network in the cycle of raising and lowering the rods of the downhole pump, a power storage device, for example, a battery of electrolytic capacitors of large capacity (0.2 F and above) can be connected to the DC bus of the frequency converter.

При относительно небольшой потребляемой мощности может быть использован обычный частотный преобразователь с накопителем энергии в контуре постоянного тока. В этом случае также будет обеспечено уравновешивание гидропривода крутящим моментом электромашины и выравнивание (сглаживание) потребления энергии, но без возврата энергии в питающую сеть.With a relatively small power consumption, a conventional frequency converter with an energy storage in the DC circuit can be used. In this case, the balancing of the hydraulic drive by the torque of the electric machine and the equalization (smoothing) of energy consumption will also be ensured, but without returning energy to the supply network.

Принцип действия специального высокоэффективного двухконтурного частотного преобразователя, используемого для возврата электроэнергии в сеть и для ее накопления в контуре постоянного тока, аналогичен описанному в патенте США №5449993 "Regenerative AC to DC converter" класс МПК H02P 3/14, 6/00 опубликовано 12.09.1995 г. Частотный преобразователь состоит из выпрямителя с шиной постоянного тока и контура преобразования частоты и напряжения. Для возможности рекуперации электроэнергии используется дополнительный контур преобразования, повышающий напряжение, генерируемое электромашиной, выше напряжения питающей сети. К шине постоянного тока могут подключаться внешние устройства, например, устройства для накопления энергии.The principle of operation of a special high-performance dual-circuit frequency converter used to return electricity to the network and to accumulate it in the DC circuit is similar to that described in US Pat. No. 5,449,993 "Regenerative AC to DC converter" IPC class H02P 3/14, 6/00 published on 12.09. 1995 The frequency converter consists of a rectifier with a DC bus and a frequency and voltage conversion circuit. For the possibility of energy recovery, an additional conversion circuit is used, which increases the voltage generated by the electric machine above the voltage of the mains. External devices, such as energy storage devices, can be connected to the DC bus.

Частотный преобразователь 4 соединен с приводным электродвигателем 3, что обеспечивает возможность управления тормозным режимом работы электродвигателя 3 посредством частотного преобразователя 8.The frequency converter 4 is connected to the drive motor 3, which makes it possible to control the braking mode of operation of the electric motor 3 by means of a frequency converter 8.

Работает заявляемое устройство следующим образом.The claimed device operates as follows.

В исходном положении частотный преобразователь 4 находится в отключенном положении, двигатель 3 не работает и насос 2 не подает рабочую жидкость (масло) в гидросистему. Запорный элемент 8 удерживает шток гидроцилиндра от опускания.In the initial position, the frequency converter 4 is in the off position, the motor 3 does not work and the pump 2 does not supply the working fluid (oil) to the hydraulic system. The locking element 8 holds the rod of the hydraulic cylinder from lowering.

При пуске устройства контроллер 5 подает сигнал управления на открытие запорного элемента 8, на частотный преобразователь 4 и на электромагнитное сервоуправление гидравлического насоса-мотора 2. Электродвигатель 3 начинает вращаться в заданную сторону. По сигналу контроллера насос-мотор 2 плавно увеличивает подачу масла в рабочую (штоковую) полость гидроцилиндра 1. Поршень и шток гидроцилиндра 1 приходят в движение и тянут вверх шток штангового скважинного насоса, преодолевая силу веса штанг и скважинной жидкости, а также силу трения штанг о стенки скважины. При этом в гидравлическом приводе по фиг.1 вся рабочая среда проходит через реверсивный фильтр 9. В гидравлическом приводе по фиг.2 циркуляционный насос 12 прокачивает рабочую среду через обычный фильтр 13 и маслоохладитель 14. Рабочая среда охлаждается и сливается обратно в бак 6.When the device is started, the controller 5 sends a control signal to open the locking element 8, to the frequency converter 4 and to the electromagnetic servo control of the hydraulic pump-motor 2. The electric motor 3 starts to rotate in a given direction. At the signal of the controller, the pump-motor 2 smoothly increases the oil supply to the working (rod) cavity of the hydraulic cylinder 1. The piston and rod of the hydraulic cylinder 1 move and pull up the rod of the sucker rod pump, overcoming the force of the weight of the rods and well fluid, as well as the friction force of the rods about well walls. In this case, in the hydraulic drive of FIG. 1, the entire working fluid passes through the reversing filter 9. In the hydraulic drive of FIG. 2, the circulation pump 12 pumps the working fluid through a conventional filter 13 and oil cooler 14. The working fluid is cooled and drained back to the tank 6.

При достижении заданного верхнего положения штока, определяемого датчиком 11, контроллер 5 плавно возвращает серворегулятор насоса-мотора 2 в нулевое положение и затем плавно меняет направление движения рабочей среды (масла) в насосе-моторе 2 на противоположное. Рабочая среда (масло) под действием на шток гидроцилиндра 1 силы веса поднятой колонны штанг начинает перетекать через насос-мотор 2 из рабочей (штоковой) полости гидроцилиндра 1 в бак для рабочей среды 6. Поршень и шток гидроцилиндра 1 под действием сил тяжести приходят в движение вниз и позволяют опускаться штоку штангового скважинного насоса, преодолевая силу трения штанг о стенки скважины. При этом опускающиеся части оборудования начинают двигаться с ускорением в поле тяготения Земли по закону Ньютона. Насос-мотор 2 под действием давления жидкости, поступающей из штоковой полости, переходит в моторный режим, и начинает вращать ротор электродвигателя 2 быстрее, чем вращается электромагнитное поле в его статоре, бегущее с частотой, заданной частотным преобразователем 4. Вследствие этого электродвигатель 2 переходит в генераторный режим, включается второй контур генерации в частотном преобразователе 4, возрастает генерируемое этим контуром напряжение и электроэнергия отдается в сеть или накапливается в батарее конденсаторов, подключенной на клеммы частотного преобразователя 4.Upon reaching a predetermined upper position of the rod, determined by the sensor 11, the controller 5 smoothly returns the servo controller of the pump-motor 2 to the zero position and then smoothly changes the direction of movement of the working medium (oil) in the pump-motor 2 to the opposite. The working medium (oil) under the action of the force of the weight of the raised rod string begins to flow through the motor-pump 2 from the working (rod) cavity of the hydraulic cylinder 1 into the tank for the working medium 6. The piston and rod of the hydraulic cylinder 1 are driven by gravity down and allow the rod to fall down the sucker rod pump, overcoming the friction force of the rods on the well walls. In this case, the falling parts of the equipment begin to move with acceleration in the Earth's gravitational field according to Newton's law. The motor pump 2 under the influence of fluid pressure coming from the rod cavity, enters the motor mode, and begins to rotate the rotor of the electric motor 2 faster than the electromagnetic field in its stator rotates, running at a frequency specified by the frequency converter 4. As a result, the electric motor 2 goes into generator mode, the second generation circuit in the frequency converter 4 is turned on, the voltage generated by this circuit rises and the electricity is supplied to the network or accumulated in the capacitor bank, connected th to the terminals of the frequency converter 4.

В результате, в заявляемом гидравлическом приводе для скважинного штангового насоса торможение электродвигателем выполняет функцию уравновешивания гидравлического привода скважинного штангового насоса маховиком или пневмогидроаккумулятором, в приведенных аналогах, или пассивного уравновешивания поднимаемой колонны штанг скважинного насоса силами гидравлического трения - в прототипе.As a result, in the inventive hydraulic drive for a downhole sucker rod pump, the electric motor braking performs the function of balancing the hydraulic drive of the sucker rod pump with a flywheel or a pneumatic accumulator, in the above analogues, or passively balancing the raised column of the sucker rod rods by hydraulic friction - in the prototype.

При достижении нижнего положения штока, определяемого датчиком 11 контроллер 5 плавно снижает до нуля поток рабочей жидкости в насосе-моторе (2). Далее цикл повторяется. Электроэнергия, запасенная в батарее конденсаторов частотного преобразователя (4) при опускании штанг, возвращается в основной контур частотного преобразователя и суммируется с электроэнергией, потребляемой из сети. Этим обеспечивается более равномерное потребление мощности из электросети.Upon reaching the lower position of the stem, determined by the sensor 11, the controller 5 smoothly reduces to zero the flow of the working fluid in the motor pump (2). Next, the cycle repeats. The electric energy stored in the capacitor bank of the frequency converter (4) when lowering the rods is returned to the main circuit of the frequency converter and is summed with the electricity consumed from the network. This ensures a more uniform power consumption from the mains.

В конкретном примере исполнения устройства в гидравлической части устройства:In a specific example of the device in the hydraulic part of the device:

в качестве регулируемого гидравлического реверсивного по потоку насоса-мотора применен регулируемый насос-мотор типа 416;as an adjustable hydraulic, flow-reversible pump-motor, an adjustable pump-motor of type 416 is used;

предохранительный клапан производства ОАО «Пневмостроймашина»;safety valve manufactured by Pnevmostroimashina OJSC;

фильтр "Aro-Hytos", электроуправляемый гидравлический клапан DBW.Aro-Hytos filter, DBW electrically controlled hydraulic valve.

В электрической части гибридного привода использован обычный асинхронный электродвигатель мощностью 30 кВт, 380 В;The electric part of the hybrid drive uses a conventional asynchronous electric motor with a capacity of 30 kW, 380 V;

частотный преобразователь с функцией рекуперации фирмы "Mitsubishi" или обычный частотный преобразователь фирмыVACON, блок конденсаторов фирмы FACON емкостью 0,2 Ф.Mitsubishi frequency inverter with recovery function or VACON conventional frequency inverter, 0.2 F FACON capacitor unit

Применен гидроцилиндр с максимальным усилием 8 тонн и ходом штока 3,5 м с лазерным датчиком перемещения.A hydraulic cylinder with a maximum force of 8 tons and a stroke of 3.5 m with a laser displacement sensor was used.

Система управления выполнена на основе серийного промышленного контроллера IFM;The control system is based on the serial industrial controller IFM;

электронный датчик (преобразователь) давления СДВ-И-40,0-4-20 мА.electronic sensor (converter) of pressure SDV-I-40.0-4-20 mA.

Заявляемое техническое решение устраняет все недостатки, имеющиеся в аналогах и, кроме того, является простым в применении и производстве.The claimed technical solution eliminates all the disadvantages that are available in analogues and, in addition, is easy to use and manufacture.

Claims

1. A hydraulic actuator for a borehole sucker rod pump, comprising an adjustable hydraulic pump connected to a drive motor, a hydraulic cylinder, a medium tank, an electro-hydraulic shut-off element, a safety valve included in the pressure line of the pump, a hydraulic cylinder rod displacement sensor, a control system including a programmable device control, while the pump is hydraulically connected to the tank for the working medium and through the shut-off electro-hydraulic element with the cavity of the hydraulic cylinder characterized in that the adjustable hydraulic pump is an adjustable hydraulic pump reversible in flow, and a frequency converter is introduced into the control system, while the control system consists of a programmable control device and a frequency converter interconnected, the programmable control device being connected to the sensor displacement of the hydraulic cylinder rod and with the servo-regulator of the reversible pump-motor, and the frequency converter is connected to the drive electrode by the driver.

2. A hydraulic drive for a downhole sucker rod pump according to claim 1, characterized in that the frequency converter is configured to recover electrical energy.

3. The hydraulic drive for the borehole sucker-rod pump according to claim 2, characterized in that the frequency converter is equipped with a storage device for recuperated electrical energy.

4. The hydraulic actuator for the borehole sucker rod pump according to claim 1, characterized in that it is equipped with a reversible filter connected between the shut-off electro-hydraulic element and the hydraulic cylinder.

5. The hydraulic actuator for the borehole sucker-rod pump according to claim 1, characterized in that it is provided with a separate oil cleaning and cooling line, consisting of a circulating pump, a filter and an oil cooler connected to each other, connected to the tank for the working medium by a circulation pump and an oil cooler.

6. The hydraulic actuator for the borehole sucker-rod pump according to claim 1, characterized in that it is equipped with a pressure sensor in the line between the pump and the hydraulic cylinder, which is included in the corresponding line and connected to a programmable control device.