RU120153U1

RU120153U1 - HYDRAULIC DRUM BELL PUMP PUMP

Info

Publication number: RU120153U1
Application number: RU2012119379/28U
Authority: RU
Inventors: Александр Михайлович Бельтюков; Олег Владимирович Демидов; Фарит Минниахметович Набиуллин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный Комплекс "УралНефтьСервис"
Priority date: 2012-05-11
Filing date: 2012-05-11
Publication date: 2012-09-10

Abstract

Полезная модель относится к области нефтедобывающей промышленности и может использоваться для подъема жидкости из скважин штанговыми насосами. Задачей и техническим результатом предложенной полезной модели является повышение КПД гидропривода путем создания возможности рекуперации потенциальной механической энергии поднятых вверх штанг скважинного насоса в электрическую энергию при одновременном упрощении устройства аккумуляции и рекуперации энергии. В гидроприводе штангового скважинного насоса, содержащем силовой гидроцилиндр, гидробак, приводной электродвигатель, напорный трубопровод, согласно полезной модели, в качестве приводного электродвигателя применен двигатель-генератор, а в качестве силового гидронасоса применен насос-мотор. The utility model relates to the field of the oil industry and can be used to lift fluid from wells with rod pumps. The objective and technical result of the proposed utility model is to increase the efficiency of the hydraulic drive by creating the possibility of recovering the potential mechanical energy of the raised rods of the borehole pump into electrical energy while simplifying the device of energy storage and recovery. In a hydraulic drive of a sucker rod pump containing a power hydraulic cylinder, a hydraulic tank, a drive electric motor, a pressure pipe, according to a utility model, an engine generator is used as a drive electric motor, and a pump motor is used as a power hydraulic pump.

Description

Полезная модель относится к области нефтедобывающей промышленности и может использоваться для подъема жидкости из скважин штанговыми насосами.The utility model relates to the field of the oil industry and can be used to lift fluid from wells with rod pumps.

Известен гидропривод штангового скважинного насоса по патенту RU 75873, содержащий раму, гидроцилиндр, соединенный напорным и сливным гидропроводами с насосной станцией. К штоку силового гидроцилиндра прикреплен шток скважинного насоса. В насосной станции установлена система управления.Known hydraulic sucker rod pump according to patent RU 75873, containing a frame, a hydraulic cylinder connected by pressure and drain hydraulic lines to the pumping station. A rod of a borehole pump is attached to the rod of the power hydraulic cylinder. A control system is installed in the pumping station.

Недостатком известного гидропривода является отсутствие в нем узла аккумулирования потенциальной энергии поднятых вверх штанг скважинного насоса при достижении штоком силового гидроцилиндра верхней точки его рабочего хода.A disadvantage of the known hydraulic actuator is the lack of an accumulation unit for potential energy of the sucker rod rods raised up when the rod of the power hydraulic cylinder reaches the upper point of its working stroke.

Известен гидропривод штангового скважинного насоса по патенту RU 2278995, принятый за прототип, содержащий силовой гидроцилиндр, к штоку которого прикреплен шток глубинного насоса, гидробак, гидронасос, соединенный посредством муфты с электродвигателем, а также узел аккумулирования энергии в виде маховика, установленного в подшипниках и вал которого соединен посредством муфты с приводным электродвигателем.The known hydraulic actuator of a sucker rod pump according to patent RU 2278995, adopted as a prototype, containing a power hydraulic cylinder, to the rod of which is attached a rod of a submersible pump, a hydraulic tank, a hydraulic pump connected by means of a coupling with an electric motor, and also an energy storage unit in the form of a flywheel installed in bearings and a shaft which is connected by means of a coupling to a drive motor.

Недостатками прототипа являются:The disadvantages of the prototype are:

- сложность выполнения узла, аккумулирующего энергию за счет наличия в нем значительного количества деталей, а именно маховика, вала маховика, двух подшипников, муфты, соединяющей вал маховика с валом электродвигателя;- the complexity of the node, accumulating energy due to the presence in it of a significant number of parts, namely the flywheel, the flywheel shaft, two bearings, a coupling connecting the flywheel shaft to the motor shaft;

- невозможность рекуперации потенциальной механической энергии в электрическую, что снижает КПД гиропривода.- the inability to recover potential mechanical energy into electrical energy, which reduces the efficiency of the gyro drive.

Задачей и техническим результатом предложенной полезной модели является повышение КПД гидропривода путем создания возможности рекуперации потенциальной механической энергии поднятых вверх штанг скважинного насоса в электрическую энергию при одновременном упрощении устройства аккумуляции и рекуперации энергии.The objective and technical result of the proposed utility model is to increase the efficiency of the hydraulic drive by creating the possibility of recovering the potential mechanical energy of the raised rods of the borehole pump into electrical energy while simplifying the device of energy storage and recovery.

Задача и технический результат полезной модели достигаются тем, что в гидроприводе штангового скважинного насоса, содержащем силовой гидроцилиндр, гидробак, приводной электродвигатель, напорный трубопровод, согласно полезной модели, в качестве приводного электродвигателя применен двигатель-генератор, а в качестве силового гидронасоса применен насос-мотор.The objective and technical result of the utility model is achieved by the fact that in the hydraulic drive of a sucker rod pump containing a power hydraulic cylinder, a hydraulic tank, a drive electric motor, a pressure pipe, according to the utility model, a motor generator is used as a drive electric motor, and a pump motor is used as a power hydraulic pump .

Гидропривод штангового скважинного насоса снабжен преобразователем электроэнергии, электрически связанным с двигателем-генератором.The hydraulic drive of the sucker rod pump is equipped with an electric converter, electrically connected to the motor-generator.

Гидропривод штангового скважинного насоса снабжен электронной системой управления.The hydraulic drive of the sucker rod pump is equipped with an electronic control system.

Гидропривод штангового скважинного насоса снабжен электроприводным клапаном, установленным в напорном трубопроводе.The hydraulic drive of the sucker rod pump is equipped with an electric actuator valve installed in the pressure pipe.

Применение в качестве приводного электродвигателя двигатель-генератора, а в качестве силового гидронасоса - насос-мотора, позволяет при движении колонны насосных штанг вниз под действием своего веса, и создавая при этом значительное давление рабочей жидкости в штоковой полости силового гидроцилиндра, воздействовать на насос-мотор, который начинает работать как мотор, вращая при этом вал двигатель-генератора, который начинает работать как генератор.The use of a motor generator as a drive electric motor, and a pump motor as a power hydraulic pump, allows the pump motor to act upon the pump motor when the column of pump rods moves down under the influence of its weight, while creating significant pressure of the working fluid in the rod cavity of the power hydraulic cylinder , which starts working like a motor, while rotating the shaft of the engine-generator, which starts working like a generator.

Вырабатываемая двигатель-генератором электроэнергия через преобразователь подается в питающую сеть. Это позволяет произвести аккумуляцию и рекуперацию потенциальной механической энергии поднятой вверх колонны насосных штанг, повышая тем самым КПД гидропривода штангового скважинного насоса.Electricity generated by the engine-generator through the converter is supplied to the supply network. This allows the accumulation and recovery of potential mechanical energy of the upstroke string of pump rods, thereby increasing the efficiency of the hydraulic drive of the sucker rod pump.

Приведенным выше решением достигается также упрощение конструкции гидропривода, так как в этом случае нет необходимости применять для аккумуляции энергии маховик и сопутствующие ему другие механические устройства.The above solution also achieves simplification of the hydraulic drive design, since in this case there is no need to use the flywheel and other mechanical devices accompanying it.

На рисунке приведена принципиальная схема гидропрнивода штангового скважинного наоса.The figure shows a schematic diagram of the hydraulic drive of a sucker rod pump.

Гидропривод содержит силовой гидроцилиндр 1 с поршнем 2, шток 3 которого посредством муфты 4 соединен с колонной 5 насосных штанг скважинного насоса, а также гидробак 6, приводной двигатель-генератор 7, вал которого посредством муфты 8 соединен с валом насос-мотора 9, а также преобразователь 10, наделенный функцией рекуперации электроэнергии в сеть, электронную систему 11 управления приводом, электроприводной клапан 12, датчик давления 13, датчики 14 и 15 положения штока гидроцилиндра, напорный маслопровод 16, сливные маслопроводы 17.The hydraulic actuator contains a power hydraulic cylinder 1 with a piston 2, the rod 3 of which is connected via a coupling 4 to a column 5 of sucker rods of a downhole pump, as well as a hydraulic tank 6, a drive motor-generator 7, the shaft of which is connected via a coupling 8 to the shaft of the pump-motor 9, and a converter 10 endowed with the function of recovering electricity to the network, an electronic drive control system 11, an electric actuator valve 12, a pressure sensor 13, hydraulic cylinder rod position sensors 14 and 15, an oil pressure line 16, oil drain lines 17.

Гидропривод штангового скважинного насоса работает следующим образом.The hydraulic drive sucker rod pump operates as follows.

Перед началом работы электронная система 11 управления гидроприводом, протестировав параметры составляющих гидропривода, подает сигнал клапану 12 и преобразователю 10 на начало движения поршня 2 со штоком 3 вверх. При этом клапан 12 открывает линию напорного маслопровода 16, двигатель-генератор 7 начинает работать в режиме двигателя, а насос-мотор 9 - в режиме насоса.Before starting work, the electronic hydraulic drive control system 11, having tested the parameters of the hydraulic drive components, sends a signal to the valve 12 and the converter 10 to start the movement of the piston 2 with the rod 3 up. In this case, the valve 12 opens the line of the pressure oil line 16, the engine-generator 7 starts to work in the engine mode, and the pump-motor 9 - in the pump mode.

Рабочая жидкость под давлением подается из гидробака 6 в штоковую полость силового гидроцилиндра 1, шток 3 гидроцилиндра 1 движется вверх, увлекая за собой муфту 4 колонны 5 насосных штанг. Совершается рабочий ход скважинного насоса, при котором из скважины извлекается порция пластовой жидкости.The working fluid under pressure is supplied from the hydraulic tank 6 to the rod cavity of the power hydraulic cylinder 1, the rod 3 of the hydraulic cylinder 1 moves upward, entraining the coupling 4 of the column 5 of the pump rods. A working stroke of the well pump is performed, in which a portion of the formation fluid is removed from the well.

При прохождении муфтой 4 верхнего датчика 14 положения штока 3, датчик 14 вырабатывает сигнал, поступающий на электронную систему 11 управления приводом, которая подает сигнал на преобразователь 10, после чего начинается плавное уменьшение числа оборотов вала насос-мотора 9, при этом происходит плавное торможение штока 3 гидроцилиндра 1 и колонны 5 насосных штанг.When the clutch 4 passes through the upper sensor 14 of the position of the rod 3, the sensor 14 generates a signal supplied to the electronic drive control system 11, which sends a signal to the converter 10, after which a gradual decrease in the number of revolutions of the shaft of the pump-motor 9 begins, while the rod is smoothly braked 3 hydraulic cylinders 1 and columns 5 of pump rods.

Затем электронная система 11 управления приводом выдает сигнал преобразователю 10 на движение поршня 2 и штока 3 вниз. Вес колонны 5 насосных штанг создает давление рабочей жидкости в штоковой полости гидроцилиндра 1, которая, воздействуя на насос-мотор 9, начинает вращать его вал в режиме мотора. Вал насос-мотора 9 через муфту 8 начинает вращать вал двигатель-генератора 7 в режиме генератора. Шток 3 и колонна 5 насосных штанг плавно движутся вниз. Вырабатываемая двигатель-генератором 7 электроэнергия через преобразователь 10 подается в питающую электросеть.Then, the electronic drive control system 11 provides a signal to the transducer 10 to move the piston 2 and the rod 3 down. The weight of the column 5 of the sucker rods creates a pressure of the working fluid in the rod cavity of the hydraulic cylinder 1, which, acting on the pump motor 9, begins to rotate its shaft in the motor mode. The shaft of the pump-motor 9 through the clutch 8 starts to rotate the shaft of the motor-generator 7 in the generator mode. The rod 3 and the column 5 of the pump rods smoothly move down. The electricity generated by the engine-generator 7 through the converter 10 is supplied to the supply network.

За счет этого происходит рекуперация механической потенциальной энергии колонны насосных штанг в электрическую энергию.Due to this, the mechanical potential energy of the sucker rod string is recovered into electrical energy.

При прохождении муфтой 4 нижнего датчика 15 положения штока 3 датчик 15 вырабатывает сигнал, поступающий на электронную систему 11 управления приводом, которая подает сигнал на преобразователь 10, что способствует плавному уменьшению числа оборотов вала двигатель-генератора 7, при этом происходит плавное торможение штока 3 гидроцилиндра 1 и колонны 5 насосных штанг.When the clutch 4 passes the lower sensor 15 of the rod position 3, the sensor 15 generates a signal supplied to the electronic drive control system 11, which sends a signal to the converter 10, which contributes to a smooth decrease in the number of revolutions of the shaft of the engine generator 7, while the rod 3 of the hydraulic cylinder smoothly brakes 1 and columns 5 of sucker rods.

Затем электронная система 11 подает сигнал преобразователю 10 на движение штока 3 вверх и цикл работы гидропривода повторяется.Then, the electronic system 11 sends a signal to the converter 10 for the upward movement of the rod 3 and the hydraulic drive cycle is repeated.

С помощью датчика 13 производятся измерения давления рабочей жидкости, вычисление нагрузки на шток 2 и построение динамограмм.Using the sensor 13, measurements are made of the pressure of the working fluid, calculation of the load on the rod 2 and the construction of dynamograms.

Клапан 12 служит для перекрытия напорной линии гидропривода при аварийных или плановых отключениях электроэнергии.Valve 12 is used to shut off the pressure line of the hydraulic actuator during emergency or planned outages.

Claims

1. The hydraulic actuator of a sucker rod pump, comprising a power hydraulic cylinder, a hydraulic tank, a drive motor, a pressure pipe, characterized in that a motor generator is used as a drive motor, and a pump motor is used as a power hydraulic pump.

2. The hydraulic drive of a sucker rod pump according to claim 1, characterized in that it is equipped with an electric power converter electrically connected to the motor-generator.

3. The hydraulic actuator of the sucker rod pump according to claim 1, characterized in that it is equipped with an electronic control system.

4. The hydraulic actuator of the sucker rod pump according to claim 1, characterized in that it is equipped with an electric actuator valve installed in the pressure pipe.