RU2118709C1

RU2118709C1 - Group drive of sucker-rod pumps

Info

Publication number: RU2118709C1
Application number: RU96116699A
Authority: RU
Inventors: С.Г. Зубаиров; М.А. Токарев; К.Р. Уразаков
Original assignee: Уфимский государственный нефтяной технический университет
Priority date: 1996-08-19
Filing date: 1996-08-19
Publication date: 1998-09-10

Abstract

FIELD: oil producing industry; cluster wells with sucker-rod pumps. SUBSTANCE: cable hanger fastening units are mounted directly on crank on common pin, for rotation around their axes. Adjusting rollers are installed on additional posts in plane of well axes. Counterweight is arranged on double-arm guide installed square to crank on end of reduction gear driven shaft opposite relative to place of crank mounting. EFFECT: enhanced kinematic and dynamic characteristics of pump drive owing to possibility of regulation of pump operation phases relative to each other. 3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к технике добычи нефти и может быть использовано при эксплуатации кустовых скважин штанговыми насосами. The invention relates to techniques for oil production and can be used in the operation of cluster wells with rod pumps.

Известны приводы с двуплечим балансиром, механизмом регулирования длины плеча и двумя поворотными головками (Гадиев С.М. Особенности эксплуатации кустовых скважин. -М.: Гостоптехиздат, 1963). Однако подобные приводы могут эксплуатироваться лишь на скважинах, находящихся на ограниченном расстоянии друг от друга, определяемом длиной плеча балансира. Кроме того, они сложны по конструкции и металлоемки. Known drives with a two-arm balancer, a mechanism for regulating the length of the shoulder and two rotary heads (Gadiev S.M. Features of operation of wellbores. -M .: Gostoptekhizdat, 1963). However, such drives can only be operated on wells located at a limited distance from each other, determined by the length of the shoulder of the balancer. In addition, they are complex in design and metal consumption.

Известен привод, установленный на фундаменте и содержащий раму, стойку, балансир с головкой, канатную подвеску, роликовый узел для крепления канатной подвески, шкив (Авт.св. СССР 682668, E 04 B 47/02, 1979). Недостатком данного привода является невозможность эксплуатации скважин, находящихся друг от друга на расстоянии, превышающем диаметр шкива, а также ограниченные функциональные возможности из-за невозможности эксплуатации одной из скважин в случае ремонта другой. A known drive mounted on a foundation and containing a frame, a rack, a balancer with a head, a rope suspension, a roller assembly for attaching a rope suspension, a pulley (Autosw. USSR 682668, E 04 B 47/02, 1979). The disadvantage of this drive is the inability to operate wells located at a distance greater than the diameter of the pulley from each other, as well as limited functionality due to the inability to operate one of the wells in case of repair of another.

Известен групповой привод штанговых насосов, включающий двигатель, редуктор, балансир, направляющие шкивы, установленные на стойке с основанием, две канатные подвески, соединяющие балансир с устьевыми штоками, каждая из которых включает два каната и узел крепления устьевого штока (Аливердизаде К. С. Приводы штангового глубинного насоса. -М.: Недра, 1973). Недостатком данной конструкции является невозможность эксплуатации скважин, находящихся друг от друга на различных расстояниях между устьями, а также возможность регулирования технологических параметров, в частности, длины хода полированного штока только для одной из скважин. A well-known group drive of sucker-rod pumps, including a motor, gearbox, balancer, guide pulleys mounted on a rack with a base, two rope suspensions connecting the balancer with wellhead rods, each of which includes two ropes and an attachment unit for the wellhead rod (Aliverdizade K. C. Drives sucker rod pump.-M .: Nedra, 1973). The disadvantage of this design is the impossibility of operating wells located at different distances between the mouths from each other, as well as the ability to control technological parameters, in particular, the stroke length of a polished rod for only one of the wells.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является групповой привод штанговых насосов, включающий двигатель, редуктор, шатуны и балансир с уравновешивающим грузом, направляющие шкивы, установленные на стойках с основаниями, и две канатные подвески (Авт.св. СССР N 1635651, кл. F 04 B 47/02, 1989). The closest technical solution (prototype) is a group drive of sucker-rod pumps, including an engine, a gearbox, connecting rods and a balancer with a balancing load, guide pulleys mounted on racks with bases, and two rope suspensions (Aut. St. USSR N 1635651, class F 04 B 47/02, 1989).

Недостатками данного группового привода являются сложность, большие габариты и металлоемкость, обусловленные наличием в конструкции балансира, большая трудоемкость работ по изменению схемы оснастки привода при отключении одной из скважин, например, для ремонта, невозможность регулирования относительно друг друга фаз работы насосов. The disadvantages of this group drive are the complexity, large dimensions and metal consumption, due to the presence of a balancer in the design, the high complexity of the work on changing the drive equipment circuit when one of the wells is turned off, for example, for repair, the inability to control the pump operation phases relative to each other.

Целью изобретения является упрощение конструкции и уменьшение габаритов и металлоемкости за счет исключения из конструкции балансира и шатунов, исключение трудоемких работ по изменению схемы оснастки привода при переходе на эксплуатацию одной скважины, улучшение кинематических и динамических показателей работы привода за счет конструктивного обеспечения возможности регулирования фаз работы насосов относительно друг друга. The aim of the invention is to simplify the design and reduce the size and metal consumption by eliminating the balancer and connecting rods from the design, eliminating labor-intensive work on changing the drive equipment when switching to operation of one well, improving the kinematic and dynamic performance of the drive due to the constructive ability to control the phases of the pumps relative to each other.

Сущность изобретения в том, что в известном групповом приводе, включающем двигатель, редуктор с кривошипом и противовесом, стойки с направляющими шкивами и канатные подвески с узлами крепления, согласно изобретению узлы крепления канатных подвесок группового привода установлены непосредственно на кривошипе, причем на общем пальце по автономной схеме с возможностью вращения вокруг собственных осей. Такое исполнение позволяет исключить из конструкции шатуны и балансир, что снижает габариты, металлоемкость, упрощает конструкцию, уменьшает потребную площадь фундамента, а следовательно и стоимость строительных работ. Привод снабжен регулировочными роликами, установленными в плоскости осей скважин на дополнительных стойках с возможностью изменения положения по высоте и кинематически связанными с канатными подвесками. Перемещением регулировочных роликов можно регулировать фазы работы насосов относительно друг друга таким образом, чтобы результирующая динамических составляющих нагрузок на узлы крепления канатных подвесок, воспринимаемая кривошипом, была минимальной, в результате чего повысится надежность и долговечность привода в целом и уменьшаются энергозатраты на добычу нефти. Противовес размещен на двуплечей направляющей, установленной перпендикулярно кривошипу на противоположном относительно места установки кривошипа конце ведомого вала редуктора. Такое конструктивное решение позволяет уравновешивать привод при эксплуатации скважин как с одинаковыми параметрами (в этом случае центр тяжести противовеса совмещается с геометрической осью ведомого вала редуктора), так и с разными, в том числе и при переходе на эксплуатацию только одной скважины, что достигается перемещением противовеса на соответствующее плечо двуплечей направляющей. The essence of the invention is that in the well-known group drive, including an engine, a gearbox with a crank and a counterweight, racks with guide pulleys and rope suspensions with attachment points, according to the invention, the attachment points of the cable hangers of a group drive are mounted directly on the crank, and on a common finger, stand-alone scheme with the possibility of rotation around its own axes. This design allows you to exclude the connecting rods and the balancer from the design, which reduces the dimensions, metal consumption, simplifies the design, reduces the required footprint, and therefore the cost of construction work. The drive is equipped with adjusting rollers installed in the plane of the axes of the wells on additional racks with the possibility of changing the position in height and kinematically connected with rope suspensions. By moving the adjusting rollers, it is possible to adjust the phases of the pumps relative to each other so that the resulting dynamic component loads on the attachment points of the cable suspensions, perceived by the crank, is minimal, as a result of which the reliability and durability of the drive as a whole will be increased and energy consumption for oil production will be reduced. The counterweight is placed on a two-arm guide mounted perpendicular to the crank on the opposite end of the driven shaft of the gearbox relative to the installation of the crank. Such a constructive solution allows balancing the drive during the operation of the wells with the same parameters (in this case, the center of gravity of the counterweight is combined with the geometric axis of the driven shaft of the gearbox) and with different ones, including the transition to the operation of only one well, which is achieved by moving the counterweight on the corresponding shoulder of the two-arm rail.

На чертеже представлен групповой привод штанговых насосов. The drawing shows a group drive sucker rod pumps.

Групповой привод штанговых насосов состоит из двигателя 1, редуктора 2, кривошипа 3, установленного на одном из концов ведомого вала 4 редуктора 2, стоек 5 и 6 с направляющими шкивами 7 и 8, канатных подвесок 9 и 10, которые своими концами соединяют устьевые штоки 11 и 12 с узлами крепления 13 и 14, причем последние установлены на общем пальце кривошипа 3 с возможностью свободного автономного вращения вокруг собственных осей. Канатные подвески 9 и 10 кинематически связаны с регулировочными роликами 15 и 16, установленными на дополнительных стойках 17 и 18 с возможностью изменения положения по высоте. На втором конце ведомого вала 4 редуктора 2 установлена двуплечая направляющая 19, на которой размещен противовес 20. A group drive of sucker-rod pumps consists of an engine 1, a gearbox 2, a crank 3 mounted on one of the ends of the driven shaft 4 of the gearbox 2, racks 5 and 6 with guide pulleys 7 and 8, rope suspensions 9 and 10, which connect the wellhead rods 11 with their ends and 12 with attachment points 13 and 14, the latter being mounted on the common finger of the crank 3 with the possibility of free autonomous rotation around its own axes. Rope suspensions 9 and 10 are kinematically connected with adjusting rollers 15 and 16 mounted on additional racks 17 and 18 with the possibility of changing position in height. At the second end of the driven shaft 4 of the gearbox 2, a two-arm rail 19 is installed, on which a counterweight 20 is placed.

Групповой привод работает следующим образом. Вращение от двигателя 1 передается редуктору 2 и далее кривошипу 3. Вращательное движение кривошипа 3 посредством узлов крепления 13 и 14, свободно вращающихся на кривошипе 3 относительно собственных осей, канатных подвесок 9 и 10, направляющих шкивов 7 и 8 преобразуется в возвратно-поступательное движение устьевых штоков 11 и 12 скважин. Канатные подвески 9 и 10 кинематически связаны с регулировочными роликами 15 и 16, перемещением которых по высоте стоек 17 и 18 обеспечивается уменьшение величины результирующей нагрузки на кривошип 3 за счет согласования по фазе максимальных динамических составляющих сил от скважин, эксплуатируемых данным приводом. При одновременной эксплуатации двух скважин с разными величинами осевых нагрузок на устьевом штоке используется противовес 20, который перемещается на необходимую величину в соответствующем направлении по направляющей 19. Если нагрузки одинаковые, то центр масс противовеса 20 совмещается с осью ведомого вала 4. В случае необходимости перехода на эксплуатацию одной скважины одна из канатных подвесок 9 или 10 отсоединяется от соответствующего узла крепления 13 или 14 и привод работает как индивидуальный. При этом противовес 20 перемещается на необходимую величину от оси по соответствующему плечу направляющей 19. Group drive operates as follows. The rotation from the engine 1 is transmitted to the gearbox 2 and then to the crank 3. The rotational movement of the crank 3 by means of fasteners 13 and 14, freely rotating on the crank 3 relative to its own axes, cable suspensions 9 and 10, guide pulleys 7 and 8 is converted into reciprocating movement of the wellhead stocks 11 and 12 wells. Rope suspensions 9 and 10 are kinematically connected with the adjusting rollers 15 and 16, the movement of which along the height of the struts 17 and 18 ensures a decrease in the value of the resulting load on the crank 3 due to phase matching of the maximum dynamic components of the forces from the wells operated by this drive. During the simultaneous operation of two wells with different axial loads on the wellhead, a counterweight 20 is used, which moves to the required size in the corresponding direction along the guide 19. If the loads are the same, then the center of mass of the counterweight 20 is aligned with the axis of the driven shaft 4. If necessary, switch to operation of one well, one of the cable suspensions 9 or 10 is disconnected from the corresponding mounting unit 13 or 14 and the drive operates as an individual. In this case, the counterweight 20 is moved to the required size from the axis along the corresponding shoulder of the guide 19.

Положительный эффект при эксплуатации предлагаемого варианта группового привода штанговых насосов достигается за счет снижения капитальных затрат на изготовление привода и строительство скважин, уменьшения энергозатрат на добычу нефти в процессе эксплуатации. A positive effect during the operation of the proposed variant of a group drive of sucker-rod pumps is achieved by reducing capital costs for the manufacture of the drive and construction of wells, reducing energy consumption for oil production during operation.

Предлагаемое изобретение может быть использовано на всех кустовых скважинах, независимо от расстояния между скважинами и характера добываемой жидкости, причем не только для одновременной эксплуатации двух скважин, но и любого числа. The present invention can be used in all cluster wells, regardless of the distance between the wells and the nature of the produced fluid, not only for the simultaneous operation of two wells, but also of any number.

Claims

1. A group drive of sucker-rod pumps, including an engine, a gearbox with a crank and a counterweight, racks with guide pulleys and rope suspensions with attachment points, characterized in that the attachment points of the cable suspensions are mounted directly on the crank on a common finger according to an autonomous scheme with the possibility of rotation around their own axes.

2. The drive according to claim 1, characterized in that it is equipped with adjusting rollers mounted in the plane of the axes of the wells on additional racks with the possibility of changing positions in height and kinematically connected with rope suspensions.

3. The drive according to claim 1, characterized in that the counterweight is placed on a two-arm rail mounted perpendicular to the crank at the opposite end of the driven shaft of the gearbox relative to the location of the crank.