RU2105196C1

RU2105196C1 - Pumping unit (versions)

Info

Publication number: RU2105196C1
Application number: RU95105635A
Authority: RU
Inventors: И.И. Смолин; В.К. Самохвалов; Ю.В. Петров; Н.И. Буянов; Г.К. Орлов; Ю.В. Виноградов
Original assignee: Акционерное общество "Электростальский завод тяжелого машиностроения"
Priority date: 1995-04-12
Filing date: 1995-04-12
Publication date: 1998-02-20
Also published as: RU95105635A

Abstract

FIELD: oil recovery industry. SUBSTANCE: according to first version, pumping unit includes frame, strut with bearing platform on which walking beam with head is mounted by means of central bearing; besides that, crank mechanism with drive is mounted on this platform. Bearing platform is rotatably articulated on strut. Axis of hinge is parallel to axis of central bearing and is shifted horizontally relative to it towards crank mechanism. Turn of bearing platform for freeing the servicing zone is effected by means of autonomous drive specially provided for the purpose or by means of drive of crank mechanism. According to second version, pumping unit includes frame with strut mounted on it. Walking beam with head and crank mechanism is mounted on this strut by means of central bearing. Strut articulated on frame is provided with drive for its turn. Axis of hinge is parallel to axis of central bearing and is shifted horizontally relative to it towards crank mechanism. Servicing zone is freed by turning the strut with the aid of drive. EFFECT: enhanced reliability. 4 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области приводов скважинных штанговых насосов, а точнее к станкам-качалкам балансирного типа, и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности. The invention relates to the field of drives of sucker rod pumps, and more specifically to rocking machines of the balancer type, and can be used in the oil industry.

Известен станок-качалка, в которой для отвода балансира от устья скважины предусмотрено направляющее приспособление и гидроцилиндр (см. пат. Великобритании N 2024313, кл F 04 B 47/02, 1980 г.). Направляющее приспособление имеет ролики, по которым балансир катится своими дорожками при поступательном перемещении от гидроцилиндра. В рабочем положении станка-качалки ролики находятся в фиксирующих углублениях дорожек балансира. Known rocking machine, in which for the removal of the balancer from the wellhead provides a guide device and a hydraulic cylinder (see US Pat. UK N 2024313, CL F 04 B 47/02, 1980). The guide device has rollers along which the balancer rolls its tracks when translationally moving from the hydraulic cylinder. In the working position of the rocking machine, the rollers are located in the fixing recesses of the tracks of the balancer.

Использование гидравлики для вспомогательного механизма, работающего эпизодически, каковым является гидроцилиндр привода перемещения балансира для отвода его от устья скважины при ее ремонте и профилактике, экономически и технически нецелесообразно. В условиях промысла работа станка-качалки происходит на открытом воздухе при сезонных и суточных перепадах температур, различных осадках в течение года, повышенной коррозии. В результате происходит старение и интенсивный износ уплотнений, что приводит к утечкам масла. The use of hydraulics for an auxiliary mechanism that works sporadically, which is the hydraulic cylinder for moving the balancer to divert it from the wellhead during its repair and maintenance, is economically and technically impractical. In fishing conditions, the work of the rocking machine occurs in the open air with seasonal and daily temperature differences, various precipitation during the year, and increased corrosion. As a result, aging and intensive wear of the seals occurs, which leads to oil leaks.

Эпизодичность работы гидравлического узла требует дополнительных затрат на его консервацию-расконсервацию, защиту электрических контактов, дополнительную промывку системы при смене масел различной вязкости в зависимости от сезона, что увеличивает стоимость эксплуатации. The occasional operation of the hydraulic unit requires additional costs for its preservation, re-preservation, protection of electrical contacts, additional flushing of the system when changing oils of different viscosities depending on the season, which increases the cost of operation.

Другим недостатком является то, что для расфиксации роликов путем вывода их из углублений дорожек в начале перемещения балансира требуются большие усилия, связанные с работой подъема балансира на величину углубления. Это вызывает износ роликов и углублений, что приводит к потере центровки канатной подвески станка-качалки относительно устья скважины. Another disadvantage is that for the release of the rollers by removing them from the recesses of the tracks at the beginning of the movement of the balancer requires great effort associated with the work of lifting the balancer by the size of the recess. This causes wear of the rollers and recesses, which leads to a loss of alignment of the cable suspension of the rocking machine relative to the wellhead.

Из известных наиболее близким по технической сущности (прототипом) является станок-качалка, описанный в патенте США N 2070815, кл.74-41, 1937. Этот станок-качалка содержит раму, жестко установленную на ней стойку с опорной площадкой в верхней части стойки, на которой посредством центрального подшипника смонтирован балансир с жестко закрепленной на нем головкой. Балансир кинематически через кривошипно-шатунный механизм связан с приводом. Для обеспечения освобождения устья скважины центральный подшипник установлен с возможностью перемещения по боковым направляющим опорной площадки стойки. Центральный подшипник шарнирно соединен с кронштейном, состоящим из двух тяг, нижний конец которых также шарнирно закреплен в средней части стойки. Тяги могут поворачиваться вокруг шарнира, закрепленного в средней части стойки, посредством ручного цепочно-винтового привода. Of the known closest in technical essence (prototype) is a rocking machine described in US patent N 2070815, CL 74-41, 1937. This rocking machine contains a frame, a rack rigidly mounted on it with a support platform in the upper part of the rack, on which a balancer with a head rigidly mounted on it is mounted through a central bearing. The balancer is kinematically connected via a crank mechanism to the drive. To ensure the release of the wellhead, the central bearing is mounted to move along the side rails of the support platform of the rack. The central bearing is pivotally connected to an arm consisting of two rods, the lower end of which is also pivotally mounted in the middle of the rack. The rods can be rotated around a hinge fixed in the middle of the rack by means of a manual chain-screw drive.

Недостаток известной конструкции станка-качалки заключается в низкой устойчивости на сжатие тяг кронштейна, нагруженных через центральный подшипник массой балансира, вследствие чего возможен продольный изгиб тяг во время откидывания балансира в момент отрыва центрального подшипника от опорной площадки стойки при перемещении по радиусу оси шарнира, связывающего тяги с центральным подшипником. Это, приводит к снижению надежности работы механизма отвода балансира от устья скважины и, следовательно, к снижению надежности работы всего станка-качалки. A disadvantage of the known design of the rocking machine is the low compressive stability of the arm rods loaded through the central bearing with the mass of the balancer, as a result of which a longitudinal bending of the rods is possible while the balancer is tilted at the moment the central bearing is torn off the support platform of the rack when moving along the radius of the hinge axis with central bearing. This leads to a decrease in the reliability of the mechanism for removing the balancer from the wellhead and, therefore, to a decrease in the reliability of the entire pumping unit.

Задача настоящего изобретения состоит в создании станка-качалки, позволяющего повысить надежность узла отвода балансира от устья скважины при ее ремонте и профилактике. The objective of the present invention is to provide a rocking machine, which allows to increase the reliability of the node balancer removal from the wellhead during its repair and prevention.

Поставленная задача достигается тем, что в станке-качалке, содержащем раму, установленную на ней стойку с опорной площадкой, на которой посредством центрального подшипника смонтирован балансир с головкой, и кривошипно-шатунный механизм с приводом, согласно первому варианту изобретения, опорная площадка смонтирована на стойке шарнирно с возможностью поворота, причем ось шарнира параллельна оси центрального подшипника и смещена в горизонтальном направлении относительно нее в сторону кривошипно-шатунного механизма. The task is achieved in that in the rocking machine, containing the frame, a rack mounted on it with a support platform, on which a balancer with a head is mounted by means of a central bearing, and a crank mechanism with a drive, according to the first embodiment of the invention, the support platform is mounted on a rack pivotally rotatable, and the axis of the hinge parallel to the axis of the Central bearing and offset in the horizontal direction relative to it towards the crank mechanism.

Поворот опорной площадки может осуществляться от предусмотренного автономного привода или от привода кривошипно-шатунного механизма станка-качалки. The rotation of the support platform can be carried out from the provided autonomous drive or from the drive of the crank mechanism of the rocking machine.

Согласно второму варианту изобретения поставленная задача достигается тем, что в станке-качалке, содержащем раму, установленную на ней стойку, смонтированный на стойке посредством центрального подшипника балансир с головкой, и кривошипно-шатунный механизм с приводом, стойка смонтирована на раме шарнирно и снабжена приводом ее поворота, причем ось шарнира параллельна оси центрального подшипника и смещена в горизонтальном направлении относительно нее в сторону кривошипно-шатунного механизма. According to a second embodiment of the invention, the object is achieved by the fact that in a rocking machine containing a frame, a rack mounted on it, a balancer with a head mounted on the rack by means of a central bearing, and a crank mechanism with a drive, the rack is pivotally mounted on the frame and equipped with its drive rotation, and the axis of the hinge parallel to the axis of the Central bearing and offset in the horizontal direction relative to it in the direction of the crank mechanism.

Такое конструктивное выполнение станка-качалки позволит повысить надежность его работы благодаря возможности отвода балансира для освобождения устья скважины путем поворота опорной площадки центрального подшипника вместе с балансиром (1-й вариант) или стойки вместе с балансиром (2-й вариант) вокруг соответствующих жестко закрепленных шарниров. Such a constructive implementation of the rocking machine will increase the reliability of its operation due to the possibility of removing the balancer to free the wellhead by turning the bearing pad of the central bearing together with the balancer (1st option) or the stand together with the balancer (2nd option) around the corresponding rigidly fixed hinges .

Для пояснения изобретения ниже приводится конкретный пример выполнения изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых: на фиг. 1 изображен станок-качалка, общий вид (вариант 1); пунктиром показано положение балансира после поворота опорной площадки центрального подшипника; на фиг. 2 - винтовой привод поворота опорной площадки в разрезе; на фиг. 3 - изображен станок-качалка, общий вид (вариант 2); пунктиром показано положение балансира после поворота стойки; на фиг. 4 - винтовой привод поворота стойки в разрезе. To explain the invention, a specific embodiment of the invention is given below with reference to the accompanying drawings, in which: in FIG. 1 shows a rocking machine, general view (option 1); the dotted line shows the position of the balancer after the rotation of the bearing pad of the central bearing; in FIG. 2 - screw drive rotate the reference platform in the context; in FIG. 3 - shows a rocking machine, general view (option 2); the dotted line shows the position of the balancer after turning the rack; in FIG. 4 - screw drive rotation of the rack in the context.

Станок-качалка (1-ы вариант) содержит раму 1 с порталом 2, на котором жестко смонтирована стойка 3. В верхней части стойки 3 установлена опорная площадка 4, на которой посредством центрального подшипника 5 смонтирован балансир 6 с жестко закрепленной на нем головкой 7. На головке 7 закреплена канатная подвеска 8 с колонной насосных штанг 9. На противоположном конце балансира 6 закреплена траверса 10, посредством шатунов 11 связанная с кривошипами 12, установленными на выходном валу редуктора 13. На кривошипах 12 установлены противовесы 14 для уравновешивания станка-качалки во время его работы. Редуктор 13 через клиноременную передачу 15 соединен с электродвигателем 16. Опорная площадка 4 имеет два кронштейна 17, шарнирно соединенные со стойкой 3 посредством оси 18. Ось 18 смонтирована на стойке 3 параллельно оси центрального подшипника 5 и со смещением относительно нее в горизонтальном направлении в сторону кривошипно-шатунного механизма 11, 12. Во время работы станка-качалки опорная площадка 4 фиксируется на стойке 3 посредством крепежных болтов. The rocking machine (option 1) contains a frame 1 with a portal 2 on which the rack 3 is rigidly mounted. In the upper part of the rack 3 there is a support platform 4 on which the balancer 6 is mounted with the central bearing 5 with the head 7 rigidly mounted on it. A cable suspension 8 with a column of pump rods is fixed to the head 7. A crosshead 10 is fixed at the opposite end of the balancer 6, by means of connecting rods 11 connected to the cranks 12 mounted on the output shaft of the gearbox 13. Counterbalances 14 are mounted on the cranks 12 for balancing pumping unit during operation of Bani. The gearbox 13 is connected via a V-belt drive 15 to an electric motor 16. The supporting platform 4 has two brackets 17 pivotally connected to the column 3 by means of the axis 18. The axis 18 is mounted on the column 3 parallel to the axis of the central bearing 5 and displaced relative to it in the horizontal direction towards the crank - the connecting rod mechanism 11, 12. During the operation of the rocking machine, the support platform 4 is fixed on the rack 3 by means of fixing bolts.

Для возможности поворота опорной площадки 4 с балансиром 6 вокруг оси 18 предусмотрен например, винтовой привод, состоящий из винта 19 и взаимодействующей с ним гайки 20 со штурвалом 21. Винт 19 шарнирно посредством оси 22 соединен с одноплечим рычагом 23, сидящим другим концом на оси 18. Гайка 20 установлена в подпятнике 24, шарнирно посредством оси 25 смонтированном на кронштейне 26 стойки 3. For the possibility of rotation of the support platform 4 with the balancer 6 around the axis 18, for example, a screw drive is provided, consisting of a screw 19 and a nut 20 interacting with it with a steering wheel 21. The screw 19 is pivotally connected via an axis 22 to a one-arm lever 23 sitting at the other end on the axis 18 The nut 20 is installed in the thrust bearing 24, pivotally by means of an axis 25 mounted on the bracket 26 of the rack 3.

Для поворота опорной площадки 4 с балансиром 6 вокруг оси 18 вместо винтового привода возможно использование привода 16, 13 кривошипно-шатунного механизма 11, 12. To rotate the support platform 4 with the balancer 6 around the axis 18, instead of a screw drive, it is possible to use the drive 16, 13 of the crank mechanism 11, 12.

При работе станка-качалки вращательное движение выходного вала редуктора 13, приводимого от электродвигателя 16, преобразуется кривошипно-шатунным механизмом в качательное движение балансира 6 на оси центрального подшипника 5. Качательное движение балансира 6, в свою очередь, преобразуется в возвратно-поступательное движение канатной подвески 8 с колонной насосных штанг 9. When the rocking machine is in operation, the rotational movement of the output shaft of the gearbox 13 driven by the electric motor 16 is converted by the crank mechanism into the oscillating motion of the balancer 6 on the axis of the central bearing 5. The oscillating motion of the balancer 6, in turn, is converted into the reciprocating movement of the cable suspension 8 with a string of pump rods 9.

При ремонте скважины освобождение зоны обслуживания скважины осуществляется путем поворота опорной площадки 4 в вертикальной плоскости вокруг оси 18 вместе с балансиром 6. Крепежные болты опорной площадки 4 предварительно освобождают. Поворот опорной площадки 4 с балансиром 6 осуществляют с помощью винтового привода или от привода 16, 13 кривошипно-шатунного механизма. Включение электродвигателя 16 для осуществления упомянутого поворота необходимо осуществлять из положения, когда угол между шатунами 11 и кривошипами 12 составляет 60 ^oC - 90^o, а направление вращения вала электродвигателя таково, чтобы головка балансира 6 шла на подъем.When repairing a well, the well service area is released by turning the support platform 4 in a vertical plane around axis 18 together with the balancer 6. The fixing bolts of the support platform 4 are previously released. The rotation of the supporting platform 4 with the balancer 6 is carried out using a screw drive or from the drive 16, 13 of the crank mechanism. The inclusion of the motor 16 for the implementation of the said rotation must be carried out from the position where the angle between the connecting rods 11 and the cranks 12 is 60 ^o C - 90 ^o , and the direction of rotation of the motor shaft is such that the head of the balancer 6 is on the rise.

Станок-качалка (2-й вариант) содержит раму 1 с порталом 2, на котором шарнирно смонтирована стойка 3 с возможностью поворота в вертикальной плоскости вокруг оси 4. В рабочем положении станка-качалки стойка 3 фиксируется на портале 2 рамы 1 крепежными болтами. В верхней части стойки 3 жестко закреплена опорная площадка 5, на которой посредством центрального подшипника 6 смонтирован балансир 7 с жестко закрепленной на нем головкой 8. На головке 8 закреплена канатная подвеска 9 с колонной насосных штанг 10. На противоположном конце балансира 7 закреплена траверса 11, посредством шатунов 12 связанных с кривошипами 13, установленными на выходном валу редуктора 14. На кривошипах 13 установлены противовесы 15 для уравновешивания станка-качалки во время его работы. Редуктор 14 через клиноременную передачу 16 соединен с электродвигателем 17. The rocking machine (2nd option) contains a frame 1 with a portal 2, on which the rack 3 is pivotally mounted with the possibility of rotation in a vertical plane around axis 4. In the working position of the rocking machine, the rack 3 is fixed on the portal 2 of the frame 1 with fixing bolts. In the upper part of the rack 3, a support platform 5 is rigidly fixed, on which, using the central bearing 6, a balancer 7 is mounted with a head 8. The cable suspension 9 with a string of pump rods 10 is fixed on the head 8. A crossarm 11 is fixed at the opposite end of the balancer 7, by means of connecting rods 12 connected to the cranks 13 mounted on the output shaft of the reducer 14. On the cranks 13 are mounted counterweights 15 to balance the rocking machine during its operation. The gearbox 14 through a V-belt transmission 16 is connected to an electric motor 17.

Ось 4 расположена параллельно оси центрального подшипника 6 и со смещением относительно нее в горизонтальном направлении в сторону кривошипно-шатунного механизма 12, 13. Для возможности поворота стойки 3 с балансиром 7 вокруг оси 4 предусмотрен например, винтовой привод, состоящий из винта 18 и взаимодействующей с ним гайки 19. Гайка 19 шарнирно посредством оси 20 смонтирована на кронштейне 21 портала 2. Винт 18 установлен в подпятнике 22, шарнирно посредством оси 23 смонтированном на кронштейне 24. Винт 18 имеет лыски "а" под ключ. Axis 4 is located parallel to the axis of the central bearing 6 and offset horizontally relative to it towards the crank mechanism 12, 13. For the possibility of rotation of the rack 3 with the balancer 7 around the axis 4, for example, a screw drive is provided, consisting of a screw 18 and interacting with the nuts 19. The nut 19 is pivotally mounted via an axis 20 on the bracket 21 of the portal 2. The screw 18 is mounted in the thrust bearing 22, pivotally mounted by an axis 23 mounted on the bracket 24. The screw 18 has turnkey flats “a”.

Работа станка-качалки происходит также, как описана в варианте N 1. The work of the rocking machine occurs as described in option N 1.

При ремонте скважины освобождение зоны обслуживания скважины осуществляют путем поворота стойки 3 вместе с балансиром 7 относительно портала 2 рамы 1 в вертикальной плоскости вокруг оси 4. Крепежные болты стойки 3 предварительно освобождают. Поворот стойки 3 осуществляют с помощью винтового привода. When repairing a well, the well service area is released by turning the rack 3 together with the balancer 7 relative to the portal 2 of the frame 1 in a vertical plane around the axis 4. The fixing bolts of the rack 3 are previously released. The rotation of the rack 3 is carried out using a screw drive.

Предложенные варианты конструктивного выполнения станка-качалки по сравнению с известными позволят повысить надежность работы узла отвода балансира от устья скважины при ее ремонте и профилактике и следовательно, надежность всего станка-качалки в целом. The proposed options for the structural design of the rocking machine in comparison with the known ones will improve the reliability of the node balancer from the wellhead during repair and maintenance and, therefore, the reliability of the entire rocking machine as a whole.

Claims

1. A rocking machine, comprising a frame, a rack mounted on it with a support platform, on which a balancer with a head is mounted by means of a central bearing, and a crank mechanism with a drive, characterized in that the support platform is pivotally mounted on the rack, and the hinge axis is parallel to the axis of the central bearing and is displaced in the horizontal direction relative to it towards the crank mechanism.

2. The rocking machine according to claim 1, characterized in that the supporting platform is equipped with an autonomous drive for its rotation.

3. The rocking machine according to claim 1, characterized in that the crank drive is used as a drive to rotate the support platform.

4. A rocking machine, comprising a frame, a rack mounted on it, mounted on a rack by means of a central bearing, a balancer with a head and a crank mechanism with a drive, characterized in that the rack is pivotally mounted on the frame and provided with a drive for its rotation, the hinge axis being parallel axis of the central bearing and is displaced in the horizontal direction relative to it towards the crank mechanism.