RU212884U1

RU212884U1 - PUMPING UNIT FOR OIL PRODUCTION

Info

Publication number: RU212884U1
Application number: RU2022108404U
Authority: RU
Inventors: Эрнст Иванович Деникин
Original assignee: Эрнст Иванович Деникин
Filing date: 2022-03-29
Publication date: 2022-08-11

Abstract

Полезная модель относится к технологии механизированной добычи нефти, в частности к конструкции технических средств, обеспечивающих реализацию этой технологии.The utility model relates to the technology of mechanized oil production, in particular to the design of technical means that ensure the implementation of this technology.

Сущность полезной модели заключается в том, что в станке-качалке для добычи нефти, включающем балансирную балку, смонтированную с помощью шарнира на опорной стойке и снабженную на своих обоих концах головками, обеспечивающими возможность обслуживания, по меньшей мере, двух ШГН, и кинематически связанную с приводом, содержащим электродвигатель, редуктор и механизм преобразования вращательного движения в колебательное, привод расположен на платформе у основания опорной стойки и его механизм преобразования выполнен в виде зубчатого колеса, установленного с возможностью вращения на оси, закрепленной в опоре, опирающейся на платформу, взаимодействующего с шестерней на выходном валу редуктора, при этом механизм преобразования связан с балансирной балкой с помощью цепной передачи, ведущая звездочка которой установлена на оси зубчатого колеса с возможностью вращения и жестко связана с последним, а ведомая звездочка установлена на оси шарнира, которая связана с балансирной балкой, причем делительные диаметры обеих звездочек и зубчатого колеса равны между собой. Технический результат состоит в значительном упрощении конструкции привода С-К и, как следствие, снижение в разы металлоемкости оборудования. 1 ил.

The essence of the utility model lies in the fact that in the pumping unit for oil production, which includes a balancing beam mounted by means of a hinge on a support column and equipped at both ends with heads that provide the possibility of servicing at least two SRPs, and is kinematically connected with a drive containing an electric motor, a gearbox and a mechanism for converting rotational motion into an oscillatory one, the drive is located on a platform at the base of the support post and its conversion mechanism is made in the form of a gear wheel mounted for rotation on an axis fixed in the support resting on the platform, interacting with the gear on the output shaft of the gearbox, while the conversion mechanism is connected to the balance beam using a chain drive, the drive sprocket of which is mounted on the axis of the gear wheel with the possibility of rotation and is rigidly connected to the latter, and the driven sprocket is mounted on the hinge axis, which is connected to the balance beam, and divide The diameters of both sprockets and the gear wheel are equal to each other. The technical result consists in a significant simplification of the design of the S-K drive and, as a result, a decrease in the metal consumption of the equipment by several times. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к технологии механизированной добычи нефти, в частности, к конструкции технических средств, обеспечивающих реализацию этой технологии.The utility model relates to the technology of mechanized oil production, in particular, to the design of technical means that ensure the implementation of this technology.

К настоящему времени наибольшее распространение в качестве установок привода штанговых глубинных насосов (ШГН) получили балансирные станки-качалки (С-К). Данный тип привода имеет значительные преимущества такие как высокие надежность и долговечность.To date, the most widely used as drive units for sucker rod pumps (SRP) are balancing pumping units (S-K). This type of drive has significant advantages such as high reliability and durability.

Типичная конструкция С-К содержит балансир с головкой, связанный с редуктором посредством кривошипов через шатуны с пальцами, и канатную подвеску полированного штока. Балансир установлен на основании с рамой. Правая часть балансира с противовесами, траверсой и шатунами, отсоединенными от кривошипов, всегда тяжелее левой части балансира с его головкой и канатной подвеской колонны штанг насоса. В связи с этим вращающий момент балансира направлен по часовой стрелке и компенсирует нагрузку со стороны левой части балансира [SU 1333838].A typical C-K design contains a balancer with a head connected to the gearbox by means of cranks through connecting rods with pins, and a polished rod rope suspension. The balancer is mounted on a base with a frame. The right side of the balancer with counterweights, traverse and connecting rods disconnected from the cranks is always heavier than the left side of the balancer with its head and rope suspension of the pump rod column. In this regard, the torque of the balancer is directed clockwise and compensates for the load from the left side of the balancer [SU 1333838].

Типичными недостатками практически любого С-К являютсяTypical disadvantages of almost any S-K are

1. Высокая металлоемкость и относительно высокая стоимость транспортировки.1. High metal consumption and relatively high cost of transportation.

2. Необходимость подготовки бетонного основания или свайного поля перед монтажом станка-качалки;2. The need to prepare a concrete base or pile field before installing the pumping unit;

3. Высокая стоимость замены С-К или его узлов вследствие большой массы;3. The high cost of replacing S-K or its components due to the large mass;

4. Наличие большого числа открытых движущихся механизмов, снижающих безопасность обслуживания.4. The presence of a large number of open moving mechanisms that reduce the safety of service.

Следует отметить, что конструкция С-К продолжает совершенствоваться, избавляясь от части перечисленных выше недостатков. В частности, это достигается путем выполнения привода ШГН в виде подвижного контргруза, размещаемого на балансире с возможностью возвратно-поступательного перемещения по всей его длине, при этом контргруз снабжен автономным электроприводом. Примерами таких С-К являются конструкции, описанные в патенте на изобретение SU 1267045, а также в патенте на полезную модель CN 202117637, в первом из которых привод включает канатную систему перемещения контргруза, а во втором - привод выполнен в виде электрического линейного двигателя.It should be noted that the design of the S-K continues to improve, getting rid of some of the above disadvantages. In particular, this is achieved by making the SRP drive in the form of a movable counterweight placed on the balancer with the possibility of reciprocating movement along its entire length, while the counterweight is equipped with an autonomous electric drive. Examples of such S-K are the designs described in the patent for invention SU 1267045, as well as in the utility model patent CN 202117637, in the first of which the drive includes a rope system for moving the counterweight, and in the second, the drive is made in the form of an electric linear motor.

Наряду с балансирными С-К, последние 25 лет интенсивно развивается новое направление, определяемое как безбалансирные привода ШГН, значительным конструктивным разнообразием. Однако, технология добычи нефти с применением ШГН и оборудование для этого в виде станков-качалок являются в настоящее время наиболее востребованными. Так, в мировой практике в добыче жидких углеводородов станки-качалки составляют 90% парка имеющегося оборудования аналогичного назначения.Along with balancing S-K, over the past 25 years, a new direction has been intensively developing, defined as unbalanced SRP drives, with a significant design variety. However, the technology of oil production using SRP and equipment for this in the form of pumping units are currently the most in demand. Thus, in the world practice in the production of liquid hydrocarbons, pumping units make up 90% of the fleet of available equipment for a similar purpose.

Стремление к снижению различного рода затрат на оборудование по добыче нефти привели к созданию конструкции С-К, который обслуживает две, рядом расположенные, скважины.The desire to reduce various kinds of costs for oil production equipment led to the creation of the S-K design, which serves two adjacent wells.

В качестве прототипа предлагаемой полезной модели выбрана конструкция С-К, описанная в RU 2191924. Станок-качалка с двумя балансирами содержит раму, электродвигатель, редуктор и механизм преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное. Балансир выполнен с возможностью взаимодействия с двумя штангами насосных установок при помощи двух откидных головок, устанавливаемых на концах продольной балки. Устройство снабжено вторым балансиром, связанным с механизмом преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное. Одна из откидных головок первого балансира выполнена с возможностью взаимодействия с головкой второго балансира при помощи двух тросов, каждый из которых жестко закреплен одним концом на головке второго балансира, а вторым концом - на головке первого балансира, но на противоположных сторонах головок.As a prototype of the proposed utility model, the S-K design described in RU 2191924 was chosen. The balancer is made with the possibility of interaction with two rods of pumping units using two folding heads installed at the ends of the longitudinal beam. The device is equipped with a second balancer associated with a mechanism for converting rotational motion into reciprocating. One of the folding heads of the first balancer is made with the possibility of interaction with the head of the second balancer by means of two cables, each of which is rigidly fixed with one end on the head of the second balancer, and with the other end - on the head of the first balancer, but on opposite sides of the heads.

Прототип имеет значительный недостаток - сложность конструкции. Суть в том, что в качестве механизма преобразования использовано схематическое решение традиционного С-К, т.е. механизм преобразования есть ни что иное, как собственно станок-качалка, содержащий все присущие ему, без изъятия, родовые признаки, в частности, фундамент, стойка для балансира, собственно балансир с головкой, электродвигатель, редуктор и, наконец, шатунно-кривошипный механизм, шарнирно связанный с балансиром. Как следствие, конструкция С-К прототипа обладает высокой металлоемкостью, сложностью монтажно-технических, эксплуатационных и ремонтных работ,The prototype has a significant drawback - the complexity of the design. The bottom line is that a schematic solution of the traditional C-C is used as a conversion mechanism, i.e. the transformation mechanism is nothing more than the actual rocking machine, containing all its inherent, without exception, generic features, in particular, the foundation, the stand for the balancer, the actual balancer with the head, the electric motor, the gearbox and, finally, the connecting rod-crank mechanism, hinged to the balancer. As a result, the S-K design of the prototype has a high metal consumption, the complexity of installation and technical, maintenance and repair work,

Таким образом, задачей полезной модели является упрощение конструкции С-К.Thus, the objective of the utility model is to simplify the design of the S-K.

Поставленная задача решается за счет того, что в станке-качалке для добычи нефти, включающем балансирную балку, смонтированную с помощью шарнира на опорной стойке и снабженную на своих обоих концах головками, обеспечивающими возможность обслуживания, по меньшей мере, двух ШГН, и кинематически связанную с приводом, содержащим электродвигатель, редуктор и механизм преобразования вращательного движения в колебательное, привод расположен на платформе у основания опорной стойки и его механизм преобразования выполнен в виде зубчатого колеса, установленного с возможностью вращения на оси, закрепленной в опоре, опирающейся на платформу, взаимодействующего с шестерней на выходном валу редуктора, при этом механизм преобразования связан с балансирной балкой с помощью цепной передачи, ведущая звездочка которой установлена на оси зубчатого колеса с возможностью вращения и жестко связана с последним, а ведомая звездочка установлена на оси шарнира, которая связана с балансирной балкой, причем делительные диаметры обеих звездочек и зубчатого колеса равны между собой.The problem is solved due to the fact that in the pumping unit for oil production, which includes a balancing beam mounted by means of a hinge on a support column and equipped at both ends with heads that provide the possibility of servicing at least two SPGs, and kinematically connected with a drive containing an electric motor, a gearbox and a mechanism for converting rotational motion into an oscillatory one, the drive is located on a platform at the base of the support post and its conversion mechanism is made in the form of a gear wheel mounted for rotation on an axis fixed in the support resting on the platform, interacting with the gear on the output shaft of the gearbox, while the conversion mechanism is connected to the balance beam using a chain drive, the drive sprocket of which is mounted on the axis of the gear wheel with the possibility of rotation and is rigidly connected to the latter, and the driven sprocket is mounted on the hinge axis, which is connected to the balance beam, and divider The diameters of both sprockets and the gear are equal to each other.

Технический результат состоит в значительном упрощении конструкции привода С-К и, как следствие, снижение в разы металлоемкости оборудования.The technical result consists in a significant simplification of the design of the S-K drive and, as a result, a decrease in the metal consumption of the equipment by several times.

На, прилагаемом к описанию полезной модели, чертеже дано схематическое изображение конструкции привода предлагаемого С-К.The drawing attached to the description of the utility model shows a schematic representation of the drive design of the proposed S-K.

Станок-качалка включает опорную стойку в виде сваи 1, погруженной в грунт, на оголовке которой закреплен стакан 2 с опорой 3 для балансирной балки 4, установленной с возможностью поворота на оси 5, в свою очередь, закрепленной на опоре 3. Балка 4 на своих концах несет головки 6, связанные канатами 7 с ШГН (на чертеже не показаны). Привод качания балансирной балки 4 включает электродвигатель 8, редуктор 9 и механизм 10 преобразования вращательного движения в колебательное. Все оборудования привода располагается на платформе 11, которая крепится на хомуте 12, устанавливаемом на свае 1 у ее подножья. Механизм 10 преобразования представляет собой ось 13, установленную на ножках 14, опирающихся на платформу 11. На оси 13 в виде единого блока, смонтированного с возможностью вращения, установлены пара колес, первое из которых - зубчатое колесо 15 взаимодействует с шестерней 16, зафиксированной на выходном валу редуктора 9, а второе - ведущая звездочка 17 цепной передачи, ведомая звездочка которой 18 закреплена на оси 5, при этом делительные диаметры всех трех колес являются одинаковыми. Это обстоятельство обеспечивает точное соответствие углов поворота зубчатого колеса 15, задающего угловые параметры перемещения (колебания) головок 6, и ведомой звездочки 18 цепной передачи, связанной с балансирной балкой 4.The pumping unit includes a support post in the form of a pile 1, immersed in the ground, on the head of which a glass 2 is fixed with a support 3 for a balancing beam 4, mounted with the possibility of rotation on the axis 5, in turn, fixed on the support 3. Beam 4 on its own ends carries heads 6 connected by ropes 7 with SRP (not shown in the drawing). The swing drive of the balancing beam 4 includes an electric motor 8, a gearbox 9 and a mechanism 10 for converting rotational motion into oscillatory. All drive equipment is located on the platform 11, which is mounted on the clamp 12, installed on the pile 1 at its foot. The transformation mechanism 10 is an axle 13 mounted on legs 14 resting on the platform 11. On the axle 13 in the form of a single block, mounted for rotation, a pair of wheels is installed, the first of which - the gear wheel 15 interacts with the gear 16 fixed on the output the gearbox shaft 9, and the second - the drive sprocket 17 of the chain drive, the driven sprocket of which 18 is fixed on the axle 5, while the pitch diameters of all three wheels are the same. This circumstance ensures the exact correspondence of the angles of rotation of the gear wheel 15, which sets the angular parameters of movement (oscillation) of the heads 6, and the driven sprocket 18 of the chain transmission associated with the balance beam 4.

Станок-качалка работает следующим образом.The rocking machine works as follows.

Привод С-К работает в реверсивном режиме, т.е. электродвигатель 8 под воздействием программного продукта системы управления обеспечивает шестерне 16 поворот туда и обратно на определенное число оборотов, которое трансформируется в колебательное движение зубчатого колеса 15, а значит и ведущей звездочки 17 цепной передачи. Поскольку передаточное отношение последней равно 1: 1, то и ведомая звездочка будет отрабатывать тот же угол поворота, что и зубчатое колесо 15. Это означает, что амплитуда угловых колебания головок 6 будет одинакова и точно соответствовать амплитуде угловых колебаний колеса 15.The C-K drive operates in reverse mode, i.e. the electric motor 8, under the influence of the software product of the control system, provides the gear 16 with a turn back and forth for a certain number of revolutions, which is transformed into an oscillatory movement of the gear wheel 15, and hence the drive sprocket 17 of the chain drive. Since the gear ratio of the latter is 1: 1, then the driven sprocket will also work out the same angle of rotation as the gear wheel 15. This means that the amplitude of the angular vibrations of the heads 6 will be the same and exactly correspond to the amplitude of the angular vibrations of the wheel 15.

Claims

Pumping unit for oil production, including a balancing beam mounted by means of a hinge on a support column and equipped at both ends with heads that provide the possibility of servicing at least two SRPs, and kinematically connected to a drive containing an electric motor, a gearbox and a conversion mechanism rotational motion into oscillatory, characterized in that the drive is located on a platform at the base of the support column and its conversion mechanism is made in the form of a gear mounted for rotation on an axis fixed in the support, resting on the platform, interacting with the gear on the output shaft of the gearbox, in this case, the conversion mechanism is connected to the balance beam by means of a chain drive, the drive sprocket of which is mounted on the axis of the gear wheel with the possibility of joint rotation, for which it is rigidly connected to the latter, and the driven sprocket is installed on the hinge axis, which is connected to the balance beam, and dividing di The dimensions of both sprockets and the gear are equal to each other.