RU207036U1

RU207036U1 - Sucker rod pump hydraulic drive

Info

Publication number: RU207036U1
Application number: RU2021104026U
Authority: RU
Inventors: Алексей Геннадьевич Попов; Руслан Ирекович Харисов
Original assignee: Акционерное общество "Невьянский машиностроительный завод" (АО "НМЗ")
Priority date: 2021-02-16
Filing date: 2021-02-16
Publication date: 2021-10-07

Abstract

Полезная модель относится к устройствам, предназначенным для подъема жидкостей с больших глубин.Техническим результатом полезной модели является повышение надежности конструкции путем повышения ее устойчивости, что уменьшает размеры конструкции. Указанный технический результат достигается тем, что гидропривод штангового глубинного насоса, включает раму с закрепленным на ее основании гидроцилиндром, установленным плунжером вверх, рама включает две вертикальные параллельные стойки, каждая из которых снабжена направляющими, гидропривод включает каретки с роликами, закрепленными на концах общей горизонтальной оси и установленные с возможностью перемещения вместе с плунжером вверх и вниз с помощью перекатывания роликов по наружной поверхности направляющих. 3 ил.The utility model relates to devices designed for lifting liquids from great depths. The technical result of the utility model is to increase the reliability of the structure by increasing its stability, which reduces the size of the structure. The specified technical result is achieved by the fact that the hydraulic drive of the sucker rod pump includes a frame with a hydraulic cylinder fixed on its base, installed with a plunger upward, the frame includes two vertical parallel posts, each of which is equipped with guides, the hydraulic drive includes carriages with rollers fixed at the ends of a common horizontal axis and installed with the ability to move together with the plunger up and down by rolling the rollers along the outer surface of the guides. 3 ill.

Description

Полезная модель относится к устройствам, предназначенным для подъема жидкостей с больших глубин.The utility model relates to devices designed for lifting liquids from great depths.

Известен гидропривод штангового глубинного насоса по патенту РФ №152081, F04B 47/08, содержащий гидроприводной цилиндр с поршнем и штоком для соединения с колонной штанг глубинного насоса, емкость для сбора утечек, пневмогидроаккумулятор, гидронасос или гидромотор, трубопроводы, вход гидроприводного цилиндра соединен трубопроводом с напорным патрубком гидронасоса или гидромотора, входной патрубок которого соединен с выходом пневмогидроаккумулятора, вход которого через управляемый клапан соединен с трубопроводом, соединяющим гидроприводный цилиндр с напорным патрубком гидронасоса или гидромотора. Гидроприводной цилиндр гидропривода подвешен за верхнюю свою точку над скважиной на каркасе, закрепленном на сваях или анкерах над устьем скважины и выполненном в виде трех стоек, расположенных по граням трехгранной пирамиды и выполненных из преднапряженных композитных материалов.Known hydraulic drive of a sucker rod pump according to RF patent No. 152081, F04B 47/08, containing a hydraulic cylinder with a piston and a rod for connection with a rod string of a deep pump, a container for collecting leaks, a pneumatic accumulator, a hydraulic pump or a hydraulic motor, pipelines, the inlet of the hydraulic cylinder is connected by a pipeline the pressure head of the hydraulic pump or hydraulic motor, the inlet of which is connected to the outlet of the pneumatic accumulator, the inlet of which through the controlled valve is connected to the pipeline connecting the hydraulic cylinder with the pressure branch of the hydraulic pump or hydraulic motor. The hydraulic drive cylinder of the hydraulic drive is suspended from its upper point above the well on a frame fixed on piles or anchors above the wellhead and made in the form of three racks located along the edges of a triangular pyramid and made of prestressed composite materials.

Однако крепление гидроцилиндра на устьевой арматуре ограничивает грузоподъемность привода.However, mounting the hydraulic cylinder to the wellhead limits the actuator's lifting capacity.

Известен наземный привод скважинного штангового насоса по патенту РФ №98495, F04B 47/02, содержащий раму, откатную металлоконструкцию открытого типа, двигатель, редуктор, механизм преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное цепную передачу с ведущей и ведомой звездочками, связанную с кареткой, соединенной с уравновешивающим грузом, установленным в направляющих и связанным через разомкнутое гибкое звено с колонной штанг, нижняя часть узла верхней звездочки снабжена вспомогательными роликами, выполненными с возможностью взаимодействия с уравновешивающим грузом.Known ground drive of a downhole sucker rod pump according to RF patent No. 98495, F04B 47/02, containing a frame, an open-type retractable metal structure, an engine, a gearbox, a mechanism for converting rotational motion into a reciprocating chain transmission with a leading and driven sprocket, associated with a carriage connected with a balancing weight installed in the guides and connected through an open flexible link with a column of rods, the lower part of the upper sprocket assembly is equipped with auxiliary rollers made with the possibility of interacting with the balancing weight.

Однако наличие большого количества деталей и узлов усложняют конструкцию, снижая надежность.However, the presence of a large number of parts and assemblies complicates the design, reducing reliability.

Известна также длинноходовая штанговая установка на основе полиспаста с гидравлическим приводом по патенту РФ №127834, F04B 47/02, содержащая опорную плиту, несущую конструкцию, направляющий шкив, канатную подвеску, полированный шток и колонну насосных штанг, несущая конструкция выполнена из двух параллельных стоек со сквозными пазами, а два блока канатных шкивов - неподвижный и подвижный, образующие полиспаст, установлены в несущей конструкции, ось подвижного блока изготовлена с возможностью перемещения путем скольжения вверх и вниз в направляющих сквозных пазах параллельных стоек несущей конструкции за счет переменного усилия штоков двух гидравлических цилиндров, связанных с осью подвижного блока, и нагрузки от массы колонны насосных штанг в скважине, с возможностью обеспечения за счет кратности полиспаста увеличенной длины хода тяговой ветви каната и вязанного с ней полированного штока и колонны насосных штанг. Каждый конец оси подвижного блока соединен с соответствующим штоком гидравлических цилиндров.There is also known a long-stroke rod installation based on a pulley block with a hydraulic drive according to RF patent No. 127834, F04B 47/02, containing a base plate, a supporting structure, a guide pulley, a rope suspension, a polished rod and a sucker rod string, the supporting structure is made of two parallel racks with through grooves, and two blocks of rope pulleys - fixed and movable, forming a chain hoist, are installed in the supporting structure, the axis of the moving block is made with the ability to move by sliding up and down in the guide through grooves of parallel racks of the supporting structure due to the variable force of the rods of two hydraulic cylinders, associated with the axis of the movable unit, and the load from the mass of the sucker rod string in the well, with the possibility of ensuring, due to the multiplicity of the chain hoist, an increased stroke length of the traction branch of the rope and the polished rod and the sucker rod string knitted with it. Each end of the axle of the movable block is connected to the corresponding rod of the hydraulic cylinders.

Однако между осью подвижного блока, перемещающейся возвратно-поступательно в пазах, и контактирующей поверхностью пазов стоек возникают большие силы трения скольжения. Это снижает КПД привода и увеличивает энергопотребление, а также повышает истирание трущихся поверхностей, что снижает надежность конструкции.However, between the axis of the movable block, which moves reciprocally in the grooves, and the contacting surface of the grooves of the struts, large sliding friction forces arise. This reduces the efficiency of the drive and increases energy consumption, as well as increases the abrasion of rubbing surfaces, which reduces the reliability of the structure.

Кроме того, выполнение пазов в стойках ослабляет конструкцию, снижая надежность, и является трудоемкой операцией.In addition, slotting the uprights weakens the structure, reducing reliability, and is a laborious operation.

Наличие двух работающих гидроцилиндров часто приводит к несинхронной их работе (с различной скоростью движения штоков и различным их положением), что приводит к перекосу движущейся оси, связанной с их штоками, и увеличению сил трения в паре ось - направляющая. Это снижает КПД привода, увеличивает энергопотребление и повышает вероятность заклинивания оси в направляющих, что снижает надежность конструкции.The presence of two working hydraulic cylinders often leads to their asynchronous operation (with different speeds of movement of the rods and their different positions), which leads to a skew of the moving axis associated with their rods, and an increase in frictional forces in the axis-guide pair. This reduces the efficiency of the drive, increases energy consumption and increases the likelihood of the axle jamming in the guides, which reduces the reliability of the structure.

Известен также гидропривод штангового глубинного насоса по патенту РФ №198391, F04B 47/04, наиболее близкий по конструкции, принятый за прототип и содержащий раму с закрепленным на ее основании гидроцилиндром, установленным плунжером вверх, и полиспастом, включающим два подвижных блока, закрепленных при помощи общей горизонтальной оси к верхней части плунжера гидроцилиндра; и неподвижный уравнительный блок, закрепленный к раме на плоскости крепления гидроцилиндра, концы канатов крепятся на траверсе для крепления колонны насосных штанг, а рама смещена относительно устья скважины и установлена на собственном фундаменте.Also known is the hydraulic drive of a sucker rod pump according to RF patent No. 198391, F04B 47/04, the closest in design, taken as a prototype and containing a frame with a hydraulic cylinder fixed on its base, installed with a plunger up, and a pulley block, including two movable blocks fixed with a common horizontal axis to the top of the hydraulic cylinder plunger; and a stationary equalizing block fixed to the frame on the plane of the hydraulic cylinder attachment, the ends of the ropes are attached to the traverse for attaching the sucker rod string, and the frame is displaced relative to the wellhead and installed on its own foundation.

Недостатком конструкции является ее неустойчивость при работе, что снижает надежность. Поэтому для снижения рисков применяют увеличенный (большой) диаметра плунжера, что увеличивает размеры конструкции, повышает стоимость гидроцилиндров, и себестоимость гидропривода.The disadvantage of the design is its instability during operation, which reduces reliability. Therefore, to reduce risks, an increased (large) diameter of the plunger is used, which increases the size of the structure, increases the cost of hydraulic cylinders, and the cost of the hydraulic drive.

Техническим результатом полезной модели является повышение надежности конструкции путем повышения ее устойчивости, что уменьшает размеры конструкции.The technical result of the utility model is to increase the reliability of the structure by increasing its stability, which reduces the size of the structure.

Предлагаемый гидропривод штангового глубинного насоса включает раму с закрепленным на ее основании гидроцилиндром, установленным плунжером вверх.The proposed hydraulic drive of the sucker rod pump includes a frame with a hydraulic cylinder fixed on its base, installed with a plunger upward.

В отличие от прототипа рама включает две вертикальные параллельные стойки, каждая из которых снабжена направляющими, гидропривод включает каретки с роликами, закрепленные на концах общей горизонтальной оси и установленные с возможностью перемещения вместе с плунжером вверх и вниз с помощью перекатывания роликов по наружной поверхности направляющих.Unlike the prototype, the frame includes two vertical parallel posts, each of which is equipped with guides, the hydraulic drive includes carriages with rollers fixed at the ends of a common horizontal axis and installed with the ability to move together with the plunger up and down by rolling the rollers along the outer surface of the guides.

Наличие направляющих и кареток, контактирующих с направляющими своими четырьмя роликами, обеспечивает дополнительные опоры гидроцилиндру, связанному плунжером с общей осью кареток. Это повышает устойчивость гидропривода, особенно при воздействии динамических нагрузок (во время работы), а значит, повышает его надежность.The presence of guides and carriages in contact with the guides with their four rollers provides additional support for the hydraulic cylinder connected by a plunger to the common axis of the carriages. This increases the stability of the hydraulic drive, especially when exposed to dynamic loads (during operation), and therefore increases its reliability.

Гидроцилиндр воспринимает радиальные нагрузки, приложенные на шток, поэтому его необходимо изготавливать более жестким, соответственно большим диаметром, чем при использовании направляющих. Направляющие принимают на себя данные нагрузки, поэтому диаметр штока можно уменьшить, по сравнению с прототипом, при той же допустимой рабочей нагрузке, и, следовательно, снизить объем рабочей камеры гидроцилиндра, что позволяет использовать гидронасосы меньшего рабочего объема. Это уменьшает размеры конструкции и повышает надежность, а также снижает стоимость гидроцилиндра и себестоимость гидропривода.The hydraulic cylinder perceives radial loads applied to the rod, therefore it must be made with a more rigid, correspondingly larger diameter than when using guides. The guides take on these loads, so the diameter of the rod can be reduced, in comparison with the prototype, with the same permissible working load, and, consequently, the volume of the working chamber of the hydraulic cylinder can be reduced, which allows the use of hydraulic pumps with a smaller working volume. This reduces the size of the structure and increases the reliability, as well as reduces the cost of the hydraulic cylinder and the cost of the hydraulic drive.

И наконец, наличие в каретке роликов, установленных с возможностью перекатывания по направляющим с помощью оптимальной силы трения качения, также обеспечивает надежность конструкции.And finally, the presence of rollers in the carriage, installed with the possibility of rolling along the guides using the optimal rolling friction force, also ensures the reliability of the structure.

Гидропривод штангового глубинного насоса представлен на чертежах.The hydraulic drive of the sucker rod pump is shown in the drawings.

Фиг. 1 Гидропривод, общий вид.FIG. 1 Hydraulic drive, general view.

Фиг. 2 Узел крепления каретки с внутренней стороны стойки (увеличено).FIG. 2 Carriage attachment point on the inside of the rack (enlarged).

Фиг. 3 Узел крепления каретки с наружной стороны стойки (увеличено). Гидропривод штангового глубинного насоса содержит раму 1 с закрепленным на ее основании гидроцилиндром 2, установленным плунжером 3 вверх.FIG. 3 Carriage attachment point from the outside of the rack (enlarged). The hydraulic drive of the sucker rod pump contains a frame 1 with a hydraulic cylinder 2 fixed on its base, installed with a plunger 3 upwards.

Рама 1 включает две вертикальные параллельные стойки 4, каждая из которых снабжена двумя направляющими 5, каретки 6 с роликами 7, закрепленные каждая на соответствующем конце общей горизонтальной оси 8 и установленные с возможностью перемещения вместе с плунжером 3 вверх и вниз с помощью перекатывания роликов 7 по наружной поверхности направляющих 5. Каждая каретка 6 снабжена четырьмя роликами 7, контактирующими с направляющими 5, соответствующей стойки 4. Направляющие 5 выполнены из сортового фасонного профильного проката, например, швеллера. Рама 1 смещена относительно устья скважины и установлена на собственном фундаменте (не показано).Frame 1 includes two vertical parallel posts 4, each of which is equipped with two guides 5, carriages 6 with rollers 7, each fixed at the corresponding end of a common horizontal axis 8 and installed with the ability to move together with the plunger 3 up and down by rolling the rollers 7 along the outer surface of the guides 5. Each carriage 6 is equipped with four rollers 7 in contact with the guides 5 of the corresponding rack 4. The guides 5 are made of profiled sectional rolled products, for example, a channel. Frame 1 is offset relative to the wellhead and installed on its own foundation (not shown).

Гидропривод работает следующим образом. Раму 1 устанавливают рядом с устьем скважины (не показано). При подаче рабочей жидкости в полость плунжерного гидроцилиндра 2, происходит перемещение плунжера 3 вверх. При этом ролики 7 перекатываются по направляющим 5 и каретки 6 за плунжером 3 движутся вверх. При сбросе рабочей жидкости из полости гидроцилиндра 2, происходит обратное перемещение плунжера 3 (вниз) с каретками 6.The hydraulic drive works as follows. Frame 1 is installed near the wellhead (not shown). When the working fluid is supplied to the cavity of the plunger hydraulic cylinder 2, the plunger 3 moves upward. In this case, the rollers 7 roll along the guides 5 and the carriages 6 behind the plunger 3 move upward. When the working fluid is discharged from the cavity of the hydraulic cylinder 2, there is a reverse movement of the plunger 3 (down) with the carriages 6.

Claims

The hydraulic drive of a sucker rod pump, including a frame with a hydraulic cylinder fixed on its base, installed with a plunger upward, characterized in that the frame includes two vertical parallel posts, each of which is equipped with guides, the hydraulic drive includes carriages with rollers fixed at the ends of a common horizontal axis and installed with the ability to move together with the plunger up and down by rolling the rollers along the outer surface of the guides.