RU151450U1

RU151450U1 - HYDRAULIC DRIVE BRAKE PUMP PUMP

Info

Publication number: RU151450U1
Application number: RU2014135248/28U
Authority: RU
Inventors: Артем Павлович Макаров; Андрей Александрович Самойлов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Пермская нефтяная инжиниринговая компания"
Priority date: 2014-08-28
Filing date: 2014-08-28
Publication date: 2015-04-10

Abstract

Гидравлический привод штангового скважинного насоса, содержащий гидравлический насос с приводом от электродвигателя, связанный трубопроводами с цилиндром привода штанги, шток которого соединен со скважинным насосом с помощью колонн штанг, и с баком, содержащим рабочую жидкость, отличающийся тем, что гидравлический привод содержит управляемый направляющий клапан, установленный между насосом и баком с рабочей жидкостью, при этом один канал управления клапаном связан с трубопроводом, соединяющим насос с цилиндром, а второй канал управления клапана связан с трубопроводом, соединяющим насос с направляющим клапаном.A hydraulic drive of a sucker rod pump, comprising a hydraulic pump driven by an electric motor, connected by pipelines to a sucker rod cylinder, the rod of which is connected to the suction pump using rod columns, and to a tank containing a working fluid, characterized in that the hydraulic actuator contains a controllable directional valve installed between the pump and the tank with the working fluid, with one valve control channel connected to the pipeline connecting the pump to the cylinder, and the second control channel The valve is connected to the pipeline connecting the pump to the pilot valve.

Description

Предлагаемая полезная модель предназначена для использования в насосном оборудовании для добычи жидкости из нефтяных скважин.The proposed utility model is intended for use in pumping equipment for liquid production from oil wells.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому устройству является гидравлический привод штангового насоса, содержащий гидравлический насос с приводом от электродвигателя, связанный трубопроводами с цилиндром привода штанги и с баком, (см. заявку на полезную модель №2014105790 приоритет 17.02.2014).The closest technical solution to the proposed device is a hydraulic rod pump drive, containing a hydraulic pump driven by an electric motor, connected by pipelines to the rod drive cylinder and the tank (see application for utility model No. 2014105790 priority 02.17.2014).

Недостатком его является самопроизвольное движение штанги при отключении питания электродвигателя, невозможность установки паузы между циклами работы привода.Its disadvantage is the spontaneous movement of the rod when the power is turned off, the inability to set a pause between the cycles of the drive.

Технической задачей предлагаемого устройства гидравлического привода является исключения самопроизвольного движения штанги при отключении питания электродвигателя, обеспечение возможности регулирования скорости движения вниз штанги и возможности установки паузы между циклами работы привода.The technical task of the proposed device hydraulic drive is to exclude spontaneous movement of the rod when the power is turned off the motor, providing the ability to control the speed of movement down the rod and the ability to set pauses between cycles of the drive.

Для этого гидравлический привод штангового скважинного насоса, содержит гидравлический насос с приводом от электродвигателя, связанный трубопроводами с цилиндром привода штанги, шток которого соединен со скважинным насосом с помощью колонн штанг и с баком, содержащим рабочую жидкость, при этом гидравлический привод содержит управляемый направляющий клапан, установленный между насосом и баком с рабочей жидкостью, при этом один канал управления клапаном связан с трубопроводом, соединяющим насос с цилиндром, а второй канал управления клапана связан с трубопроводом, соединяющим насос с клапаном.For this, the hydraulic actuator of the sucker rod pump contains a hydraulic pump driven by an electric motor, connected by pipelines to the sucker cylinder, the rod of which is connected to the suction pump using rod columns and a tank containing the working fluid, while the hydraulic actuator contains a controllable directional valve, installed between the pump and the tank with the working fluid, while one valve control channel is connected to the pipeline connecting the pump to the cylinder, and the second control channel is Apana is connected to the pipeline connecting the pump to the valve.

Отличительной особенностью предлагаемого устройства является то, что гидравлический привод содержит управляемый направляющий клапан, установленный между насосом и баком с рабочей жидкостью, при этом A distinctive feature of the proposed device is that the hydraulic actuator contains a controllable directional valve installed between the pump and the tank with the working fluid, while

один канал управления клапаном связан с трубопроводом, соединяющим насос с цилиндром, а второй канал управления клапана связан с трубопроводом, соединяющим насос с клапаном.one valve control channel is connected to a pipeline connecting the pump to the cylinder, and a second valve control channel is connected to a pipeline connecting the pump to the valve.

Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежом, где приведена общая схема устройства.The essence of the proposed utility model is illustrated in the drawing, which shows a general diagram of the device.

Гидравлический привод штангового скважинного насоса, содержит гидравлический насос 1 с приводом от электродвигателя 2, связанный трубопроводом 3, с цилиндром 4 со штоком 5 внутри него и трубопроводом 6 через клапан 7 с баком 8, содержащим рабочую жидкость. Гидравлический привод содержит управляемый направляющий клапан 9 с золотником и пружиной, установленный между насосом 1 и баком 8 с рабочей жидкостью. Один канал (трубопровод) 10 управления направляющим клапаном 9 связан с трубопроводом 3, соединяющим насос 1 с цилиндром 4, а второй канал (трубопровод) 11 управления направляющего клапана 9 связан с трубопроводом 12, соединяющим насос 1 с направляющим клапаном 9.The hydraulic drive of the sucker rod pump, contains a hydraulic pump 1 driven by an electric motor 2, connected by a pipe 3, a cylinder 4 with a rod 5 inside it and a pipe 6 through valve 7 with a tank 8 containing a working fluid. The hydraulic actuator contains a controlled guide valve 9 with a spool and a spring installed between the pump 1 and the tank 8 with the working fluid. One channel (pipeline) 10 for controlling the directional valve 9 is connected to the pipeline 3 connecting the pump 1 to the cylinder 4, and the second channel (pipe) 11 for controlling the directional valve 9 is connected to the pipeline 12 connecting the pump 1 with the directional valve 9.

Шток 5 цилиндра 4 одним концом связан с поршнем 13 в рабочей полости 14 цилиндра 4, а другим со скважинным насосом посредством колонны штанг 15.The rod 5 of the cylinder 4 at one end is connected with the piston 13 in the working cavity 14 of the cylinder 4, and the other with the borehole pump through a column of rods 15.

Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом:The operation of the proposed device is as follows:

Ход вверх - реверсивный насос 1, вращаясь в прямом направлении с помощью электродвигателя 2, создает разряжение в трубопроводе 6, в результате чего, жидкость из емкости 8 открывает клапан 7 и поступает в насос 1 и далее под давлением по трубопроводу 3 попадает в поршневую полость 14 цилиндра 4 и воздействует на поршень 13. Поршень 13 перемещается вверх и тянет за собой шток 5 и, соединенную с ним, колону штанг 15. Клапан 9 при ходе штока 5 вверх находится в положении закрытия трубопровода 6 от емкости 8, за счет действия пружины клапана 9 и давления в управляющем канале 10 соединенным с трубопроводом 3. Скорость движения поршня 13 вверх зависит от скорости вращения вала электродвигателя 2.Upward stroke - the reversible pump 1, rotating in the forward direction with the help of an electric motor 2, creates a vacuum in the pipe 6, as a result, the liquid from the tank 8 opens the valve 7 and enters the pump 1 and then under pressure through the pipe 3 enters the piston cavity 14 cylinder 4 and acts on the piston 13. The piston 13 moves up and pulls the rod 5 and the rod column 15 connected to it. The valve 9, when the rod 5 moves up, is in the closed position of the pipe 6 from the container 8, due to the action of the valve spring 9 and pressure in control yayuschem duct 10 connected to the conduit 3. The speed of the piston 13 up depends on the shaft speed of the motor 2.

При достижении верхнего положения поршня 13 вращение насоса 1 приостанавливается. Клапан 7 закрывается, давление в трубопроводах 3 и 6 выравнивается. Клапан 9 продолжает находиться в исходном положении (т.е. перекрывает поток жидкости от трубопровода 6 в емкость 8) под воздействием пружины клапана 9.When reaching the upper position of the piston 13, the rotation of the pump 1 is stopped. The valve 7 closes, the pressure in the pipes 3 and 6 is equalized. The valve 9 continues to be in its original position (i.e., it blocks the fluid flow from the pipeline 6 into the tank 8) under the influence of the valve spring 9.

Ход вниз - реверсивный насос 1 начинает вращение в обратном направлении. При этом давление в трубопроводе 6 начинает увеличиваться (становиться выше давления в трубопроводе 3). При возникновении усилия на золотнике клапана 9 от перепада давления между управляющим каналом 11 от давления в трубопроводе 6 и давления в управляющем канале 11 от давления в трубопроводах 6 и 12 большем величины усилия пружины клапана 9, золотник клапана 9 перемещается и соединяет трубопровод 6 с емкостью 8. При этом происходит слив жидкости из трубопроводов 12, 6, 3 и из полости 14. При этом положение золотника и, соответственно, пропускная способность клапана 9 зависит от перепада давления между управляющими каналами 11 и 10, который зависит от скорости вращения вала насоса 1, то скорость спуска зависит от скорости вращения вала электродвигателя 2 в обратном направлении. При достижении нижнего положения штока 5 вращение электродвигателя 2 и связанного с ним насоса 1 в обратном направлении прекращается, давление в трубопроводах 3 и 6 сравнивается, клапан 9 закрывает слив жидкости из трубопровода 6 в емкость 8, ход штока 5 останавливается. В таком положении в зависимости от требуемого режима может быть осуществлена задержка движения штока 5 вверх. В дальнейшем цикл повторяется.Stroke down - the reversing pump 1 starts to rotate in the opposite direction. In this case, the pressure in the pipeline 6 begins to increase (becoming higher than the pressure in the pipeline 3). When there is a force on the valve spool 9 from the pressure drop between the control channel 11 from the pressure in the pipe 6 and the pressure in the control channel 11 from the pressure in the pipes 6 and 12 of a greater force of the valve spring 9, the valve 9 spool moves and connects the pipe 6 to the tank 8 . In this case, the liquid is drained from the pipelines 12, 6, 3 and from the cavity 14. Moreover, the position of the spool and, accordingly, the throughput of the valve 9 depends on the pressure drop between the control channels 11 and 10, which depends on the speed If the shaft of the pump 1 rotates, then the speed of descent depends on the speed of rotation of the shaft of the motor 2 in the opposite direction. When the lower position of the rod 5 is reached, the rotation of the electric motor 2 and the associated pump 1 in the opposite direction stops, the pressure in the pipelines 3 and 6 is compared, the valve 9 closes the drain of liquid from the pipeline 6 into the tank 8, the stroke of the rod 5 is stopped. In this position, depending on the desired mode, a delay in the movement of the rod 5 upwards can be realized. Subsequently, the cycle repeats.

Таким образом, устройство позволяет исключить самопроизвольное движение штока 5 при отключении питания электродвигателя, делает возможным регулирование скорости движения вниз и установки паузы между циклами.Thus, the device eliminates the spontaneous movement of the rod 5 when the power of the electric motor is turned off, makes it possible to control the speed of movement down and set a pause between cycles.

В условиях проведения опытных испытаний прототипа с установленным насосом НШ-50, приводимым в действие частотно регулируемым приводом (ЧРП), содержащим двигатель 5AMX160S4 и In the conditions of pilot testing of a prototype with an installed pump NSh-50, driven by a frequency-controlled drive (VFD), containing a 5AMX160S4 engine and

преобразователь частоты (ПЧ) Toshiba G9, зафиксированы следующие параметры работы. При установленной частоте тока на выходе ПЧ 50 Гц подъем колоны штанг на высоту 2,5 м занимает 9,2 сек. Для обеспечения требуемого числа качаний (частоты качаний) 3 в минуту, дроссель настроен на спуск за 10,8 сек. Диапазон регулируемого значения частоты на выходе ПЧ 20-60 Гц, таким образом, число качаний посредством ПЧ без подстройки дросселя может изменяться в диапазоне от 1,8 до 3,2 в минуту. Таким образом, необходимое требуемое временное изменение числа качаний на 1 в минуту не обеспечивалось посредством ПЧ, при этом потребовалась перенастройка дросселя на спуск за 37 секунд, а при возврате к исходному значению числа качаний повторная перенастройка. В связи с тем, что перенастройка ПЧ может быть осуществлена удаленно посредством телеметрии, а для настройки дросселя необходимо проведение выезда на месторождение, то способ регулировки, приименный в прототипе, не является предпочтительным для удаленных и труднодоступных месторождений.Toshiba G9 frequency converter (IF), the following operation parameters are fixed. With a set current frequency at the inverter output of 50 Hz, raising the rod string to a height of 2.5 m takes 9.2 seconds. To ensure the required number of swings (swings frequency) 3 per minute, the throttle is set to lower in 10.8 seconds. The range of the adjustable frequency value at the inverter output is 20-60 Hz, so the number of swings by the inverter without adjusting the inductor can vary from 1.8 to 3.2 per minute. Thus, the required required temporary change in the number of swings by 1 per minute was not provided by means of an inverter; at the same time, the throttle had to be retuned to the descent in 37 seconds, and when resetting to the original value of the number of swings, a reconfiguration was required. Due to the fact that the reconfiguration of the inverter can be carried out remotely by telemetry, and to configure the throttle it is necessary to conduct a field trip, the adjustment method adopted in the prototype is not preferred for remote and hard-to-reach fields.

При преобразовании схемы прототипа до указанной в настоящем патенте были получены следующие параметры работы. Время подъема регулируется от 7,7 сек до 23 сек посредством изменения частоты на выходе ПЧ от 20 до 60 Гц. А время спуска регулируется от 5,1 до 46 сек при изменении частоты на выходе ПЧ от 10 до 90 Гц. Так же после доработки схемы стала доступна возможность регулирования числа качаний посредством задержки между циклами от 0 до 1 мин. Таким образом, использование предлагаемого устройства позволяет расширить диапазон регулировки числа качаний посредством настройки преобразователя частоты от 0,5 до 4,7 в минуту, что шире диапазона числа качаний прототипа на 300%.When converting the prototype circuit to the one specified in this patent, the following operation parameters were obtained. The rise time is adjustable from 7.7 seconds to 23 seconds by changing the frequency at the inverter output from 20 to 60 Hz. And the descent time is adjustable from 5.1 to 46 seconds when the frequency at the inverter output changes from 10 to 90 Hz. Also, after refinement of the circuit, it became possible to control the number of swings by delaying between cycles from 0 to 1 min. Thus, the use of the proposed device allows you to expand the range of adjustment of the number of swings by setting the frequency converter from 0.5 to 4.7 per minute, which is wider than the range of swings of the prototype by 300%.

Claims

A hydraulic drive of a sucker rod pump, comprising a hydraulic pump driven by an electric motor, connected by pipelines to a sucker rod cylinder, the rod of which is connected to the suction pump using rod columns, and to a tank containing a working fluid, characterized in that the hydraulic actuator contains a controllable directional valve installed between the pump and the tank with the working fluid, with one valve control channel connected to the pipeline connecting the pump to the cylinder, and the second control channel The valve is connected to the pipeline connecting the pump to the pilot valve.