RU2232295C1

RU2232295C1 - Lifting device hydraulic drive

Info

Publication number: RU2232295C1
Application number: RU2003105878/06A
Authority: RU
Inventors: О.Д. Усок (RU); О.Д. Усок; Д.О. Могильников (RU); Д.О. Могильников; О.В. Сыренков (RU); О.В. Сыренков
Original assignee: Усок Виктор Иванович; Могильников Олег Владимирович; Сыренков Олег Викторович
Priority date: 2003-03-03
Filing date: 2003-03-03
Publication date: 2004-07-10

Abstract

FIELD: oil producing industry.

SUBSTANCE: invention is designed for use in positive displacement machines including hydraulic or pneumatic device for setting into operation sucker-rod oil-well pumps used for lifting liquids from depth. Proposed hydraulic drive of lifting device contains working cylinder and counter balancing tandem cylinder. One of piston spaces of tandem cylinder is connected with compressed gas reservoir, and other piston space, with rod space of working cylinder to form closed hydraulic circuit. To increase number of stroke of working cylinder rod without increasing capacity of working liquid delivery pump, rod spaces of tandem cylinder connected through hydraulic distributor with pump or drain. Drive is provided with leakage compensation system providing make-up of closed circuit with liquid, when required. With drive operating, higher speed of rod travel is provided owning to multiplication of working liquid rate in tandem cylinder.

EFFECT: increased number of working cylinder rod stroke without increasing capacity of pump.

6 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к гидравлическим машинам объемного вытеснения, включающим гидравлические или пневматические средства, и может быть использовано для приведения в действие скважинного штангового насоса, предназначенного для подъема жидкостей с больших глубин.The invention relates to hydraulic volume displacement machines, including hydraulic or pneumatic means, and can be used to actuate a borehole sucker rod pump designed for lifting liquids from great depths.

Известен гидравлический привод подъемного устройства (пат RU №2061913, МПК⁶ F 15 B 1/02, опубл. 10.06.96 г.), содержащий рабочий цилиндр и уравновешивающий тандемный цилиндр с перемычкой и штоком с поршнями на его концах, установленными с образованием четырех полостей, одна из которых соединена с емкостью со сжатым газом, другая - со штоковой полостью рабочего цилиндра с образованием замкнутого гидравлического контура, и систему компенсации утечек из этого контура, содержащую плунжерный насос и два обратных клапана, один из которых установлен в канале, соединяющем штоковые полости тандемного цилиндра, а другой - в поршне рабочего цилиндра.Known hydraulic drive lifting device (US Pat. No. 2061913, IPC ⁶ F 15 B 1/02, publ. 06/10/96), containing a working cylinder and a balancing tandem cylinder with a jumper and a rod with pistons at its ends, installed with the formation of four cavities, one of which is connected to the container with compressed gas, the other to the rod cavity of the working cylinder with the formation of a closed hydraulic circuit, and a leak compensation system from this circuit, containing a plunger pump and two check valves, one of which is installed in the channel, connecting the rod cavities of the tandem cylinder, and the other in the piston of the working cylinder.

При работе такого привода происходит постоянная подпитка жидкости в замкнутый гидравлический контур, независимо от ее утечек, что вынуждает постоянно срабатывать обратный клапан, установленный в канале, соединяющем штоковые полости тандемного цилиндра для слива излишков жидкости из замкнутого гидравлического контура.During operation of such a drive, liquid is constantly fed into a closed hydraulic circuit, regardless of its leaks, which forces a non-return valve installed in the channel connecting the rod cavities of the tandem cylinder to drain excess fluid from the closed hydraulic circuit.

Постоянное срабатывание клапанов приводит к их повышенному износу, а следовательно, к снижению надежности привода.The constant actuation of the valves leads to their increased wear and, consequently, to a decrease in the reliability of the actuator.

Кроме того, число качаний штока рабочего цилиндра такого привода ограничено из-за малой скорости перемещения штока рабочего цилиндра при движении вниз под действием давления рабочей жидкости, поступающей от насоса в поршневую полость рабочего цилиндра. Для увеличения числа качаний необходимо использовать более производительный насос для подачи рабочей жидкости и гидроаппаратуру, что снижает надежность работы привода и приводит к его удорожанию.In addition, the number of swings of the working cylinder rod of such a drive is limited due to the low speed of movement of the working cylinder rod when moving downward under the influence of working fluid pressure coming from the pump into the piston cavity of the working cylinder. To increase the number of swings, it is necessary to use a more efficient pump for supplying working fluid and hydraulic equipment, which reduces the reliability of the drive and leads to its cost increase.

Наиболее близким к заявляемому и принятым в качестве прототипа является гидравлический привод подъемного устройства (пат. RU №2134360, МПК⁶ F 04 B 47/04, опубл. 10.08.99 г.), содержащий рабочий цилиндр и уравновешивающий тандемный цилиндр с перемычкой и полым штоком с поршнями на его концах, установленными с образованием четырех полостей, одна из которых соединена с емкостью со сжатым газом, другая - с полостью рабочего цилиндра с образованием замкнутого гидравлического контура, и систему компенсации утечек из этого контура, содержащую плунжерный насос и обратный клапан, расположенный в полости штока тандемного цилиндра, соединенной каналом с его штоковой полостью, соединенной через гидрораспределитель с насосом или сливом.Closest to the claimed and adopted as a prototype is the hydraulic drive of the lifting device (US Pat. RU No. 2134360, IPC ⁶ F 04 B 47/04, publ. 08/10/99), containing a working cylinder and balancing tandem cylinder with a jumper and a hollow a rod with pistons at its ends, installed with the formation of four cavities, one of which is connected to the container with compressed gas, the other to the cavity of the working cylinder with the formation of a closed hydraulic circuit, and a system for compensating for leaks from this circuit, containing a plunger pump and a check valve disposed in the cavity of the rod of the tandem cylinder, a channel connected with its rod end cavity connected to a pump through a control valve or discharge.

Такой привод более надежен, так как при его работе система компенсации утечек срабатывает только при необходимости подпитки рабочей жидкости в замкнутый гидравлический контур.Such a drive is more reliable, since during its operation the leakage compensation system only works if it is necessary to replenish the working fluid in a closed hydraulic circuit.

Однако число качаний штока рабочего цилиндра этого привода также ограничено по описанным выше причинам.However, the number of swings of the working cylinder rod of this drive is also limited for the reasons described above.

Задачей изобретения является обеспечение увеличения числа качаний штока рабочего цилиндра без увеличения производительности насоса подачи рабочей жидкости и производительности гидроаппаратуры.The objective of the invention is to provide an increase in the number of swings of the rod of the working cylinder without increasing the productivity of the pump for supplying the working fluid and the productivity of hydraulic equipment.

Техническим результатом, достигаемым при осуществлении заявляемого изобретения, является увеличение скорости перемещения штока рабочего цилиндра за счет мультипликации в тандемном цилиндре расхода рабочей жидкости, обеспечиваваемого насосом привода.The technical result achieved by the implementation of the claimed invention is to increase the speed of movement of the rod of the working cylinder due to the multiplication in the tandem cylinder of the flow of working fluid provided by the drive pump.

Для решения поставленной задачи усовершенствуется гидравлический привод подъемного устройства, содержащий рабочий цилиндр и уравновешивающий тандемный цилиндр с перемычкой и штоком с поршнями на его концах, установленными с образованием четырех полостей, одна из которых соединена с емкостью со сжатым газом, другая - с полостью рабочего цилиндра с образованием замкнутого гидравлического контура, и систему компенсации утечек из этого контура, содержащую поршневой насос, соединенный с контуром каналом с обратным клапаном, при этом одна штоковая полость тандемного цилиндра соединена через гидрораспределитель с насосом или сливом.To solve this problem, the hydraulic drive of the lifting device is improved, containing a working cylinder and a balancing tandem cylinder with a jumper and a rod with pistons at its ends installed with the formation of four cavities, one of which is connected to the container with compressed gas, the other to the cavity of the working cylinder with the formation of a closed hydraulic circuit, and a system for compensating for leaks from this circuit, containing a piston pump connected to the circuit by a channel with a check valve, while one current tandem cylinder cavity is connected through a control valve or a pump discharge.

Это усовершенствование состоит в том, что вторая штоковая полость тандемного цилиндра соединена через гидрораспределитель с насосом или сливом, с полостью рабочего цилиндра соединена поршневая полость тандемного цилиндра.This improvement consists in the fact that the second rod cavity of the tandem cylinder is connected via a valve to a pump or drain, and the piston cavity of the tandem cylinder is connected to the cavity of the working cylinder.

Такое выполнение привода позволяет подать рабочую жидкость в рабочий цилиндр из поршневой полости тандемного цилиндра. При этом за счет мультипликации расхода в тандемном цилиндре увеличивается расход рабочей жидкости, подаваемой в полость рабочего цилиндра и сливаемой из него, что необходимо для увеличения числа качаний без изменения производительности насоса привода.This embodiment of the drive allows you to feed the working fluid into the working cylinder from the piston cavity of the tandem cylinder. In this case, due to the multiplication of the flow rate in the tandem cylinder, the flow rate of the working fluid supplied to the cavity of the working cylinder and drained from it increases, which is necessary to increase the number of swings without changing the performance of the drive pump.

Кроме того, в таком приводе сисистема компенсации утечек может быть выполнена в виде поршневого насоса системы компенсации утечек расположенного в штоковой полости тандемного цилиндра, смежной с полостью, соединенной с емкостью со сжатым газом, канала, соединяющего поршневой насос с контуром, выполненного в виде полости в штоке, имеющий вход в штоковой, а выход - в поршневой полости тандемного цилиндра, соединенной с полостью рабочего цилиндра, при этом цилиндр поршневого насоса системы компенсации утечек охватывает шток тандемного цилиндра, а поршень выполнен на части штока, между входом канала в штоковой полости и соответствующим поршнем тандемного цилиндра.In addition, in such a drive, the leakage compensation system can be made in the form of a piston pump of the leakage compensation system located in the rod cavity of a tandem cylinder adjacent to a cavity connected to a container with compressed gas, a channel connecting the piston pump to a circuit made in the form of a cavity in a rod having an input in the rod and an outlet in the piston cavity of the tandem cylinder connected to the cavity of the working cylinder, while the cylinder of the piston pump of the leakage compensation system covers the tandem cylinder rod NDRA, and the piston is made on the part of the rod, between the inlet of the channel in the rod cavity and the corresponding piston of the tandem cylinder.

Выполнение привода с вышеописанной системой компенсации утечек позволяет обеспечить компенсацию утечек только при необходимости подпитки рабочей жидкости в замкнутый гидравлический контур.The implementation of the drive with the above leakage compensation system allows for leakage compensation only if it is necessary to replenish the working fluid in a closed hydraulic circuit.

Кроме того, цилиндр поршневого насоса системы компенсации утечек может быть установлен на перемычке.In addition, the piston pump cylinder of the leakage compensation system can be mounted on a jumper.

Такая установка цилиндра плунжерного насоса позволяет упростить конструкцию за счет использования перемычки в качестве дна цилиндра и уменьшить количество уплотнительных узлов (по сравнению с установкой цилиндра, например на корпусе тандемного цилиндра).This installation of the cylinder of the plunger pump makes it possible to simplify the design by using a jumper as the bottom of the cylinder and reduce the number of sealing units (compared to installing a cylinder, for example, on a tandem cylinder body).

Кроме того, в крышке поршневой полости тандемного цилиндра, соединенной с полостью рабочего цилиндра, может быть выполнено отверстие с узлом уплотнения, через который проходит шток поршневого насоса системы компенсации утечек, установленный с возможностью взаимодействия с поршнем тандемного цилиндра, канал, соединяющий поршневой насос с контуром, выполнен в виде полости в штоке поршневого насоса, имеющий вход в поршневой полости цилиндра поршневого насоса, а выход - в поршневой полости тандемного цилиндра, соединенной с полостью рабочего цилиндра, при этом поршневая полость цилиндра поршневого насоса системы компенсации утечек соединена трубопроводом с обратным клапаном через гидрораспределитель с насосом или сливом, а его штоковая полость соединена со сливом.In addition, in the cover of the piston cavity of the tandem cylinder connected to the cavity of the working cylinder, a hole can be made with a seal assembly through which the piston pump rod of the leakage compensation system is installed, which can be connected with the tandem cylinder piston, and the channel connecting the piston pump to the circuit made in the form of a cavity in the piston pump rod having an inlet in the piston cavity of the piston pump cylinder, and an outlet in the piston cavity of the tandem cylinder connected to the working cavity cylinder, while the piston cavity of the piston pump cylinder of the leakage compensation system is connected by a pipe to the non-return valve through a control valve to the pump or drain, and its rod cavity is connected to the drain.

Выполнение привода с вышеописанной системой компенсации утечек позволяет обеспечить подпитку рабочей жидкости в замкнутый гидравлический контур только при необходимости. При этом обеспечивается надежная подача рабочей жидкости в замкнутый гидравлический контур независимо от соотношения давлений в замкнутом контуре и штоковой полости тандемного цилиндра. А плунжерный насос системы компенсации утечек доступен для обслуживания.The implementation of the drive with the above-described leakage compensation system makes it possible to replenish the working fluid in a closed hydraulic circuit only if necessary. This ensures reliable flow of the working fluid into the closed hydraulic circuit regardless of the pressure ratio in the closed circuit and the rod cavity of the tandem cylinder. A plunger pump leakage compensation system is available for maintenance.

Кроме того, трубопровод, соединяющий поршневую полость цилиндра поршневого насоса системы компенсации утечек через гидрораспределитель с насосом или сливом, может быть соединен со штоковой полостью тандемного цилиндра, смежной с поршневой полостью, соединенной с полостью рабочего цилиндра.In addition, the pipeline connecting the piston cavity of the piston pump cylinder of the leakage compensation system through the control valve to the pump or the drain can be connected to the rod cavity of the tandem cylinder adjacent to the piston cavity connected to the cavity of the working cylinder.

Такое соединение обеспечивает одновременную подачу рабочей жидкости в поршневую полость цилиндра поршневого насоса системы компенсации утечек и штоковую полость тандемного цилиндра и позволяет исключить возможность неконтролируемой подачи рабочей жидкости в замкнутый гидравлический контур при уменьшении давления в его полостях при движении поршня рабочего цилиндра вниз.Such a connection provides a simultaneous supply of working fluid to the piston cavity of the piston pump cylinder of the leakage compensation system and the rod cavity of the tandem cylinder and eliminates the possibility of uncontrolled flow of the working fluid into a closed hydraulic circuit with a decrease in pressure in its cavities when the piston of the working cylinder moves down.

Кроме того, поршневая полость тандемного цилиндра может быть соединена с поршневой полостью рабочего цилиндра, что обеспечивает подъем штока рабочего цилиндра при подаче давления рабочей жидкости в поршневую полость рабочего цилиндра, что позволяет уменьшить высоту установки рабочего цилиндра на скважине и, следовательно, уменьшить габариты и металлоемкость скважинной установки с заявляемым приводом.In addition, the piston cavity of the tandem cylinder can be connected to the piston cavity of the working cylinder, which provides a rise in the rod of the working cylinder when applying pressure of the working fluid to the piston cavity of the working cylinder, which reduces the height of the working cylinder in the well and, therefore, reduce the size and metal consumption downhole installation with the inventive drive.

Таким образом, предлагаемая совокупность признаков обеспечивает увеличение числа качаний штока рабочего цилиндра без увеличения производительности насоса подачи рабочей жидкости за счет мультипликации в тандемном цилиндре расхода рабочей жидкости, создаваемого насосом привода. При этом обеспечивается компенсация утечек рабочей жидкости из замкнутого гидравлического контура, образованного штоковой полостью тандемного цилиндра и полостью (штоковой или поршневой) рабочего цилиндра.Thus, the proposed set of features provides an increase in the number of swings of the working cylinder rod without increasing the performance of the working fluid supply pump due to the multiplication in the tandem cylinder of the working fluid flow generated by the drive pump. This provides compensation for leaks of the working fluid from a closed hydraulic circuit formed by the rod cavity of the tandem cylinder and the cavity (rod or piston) of the working cylinder.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена принципиальная гидравлическая схема привода с системой компенсации утечек, расположенной в штоковой полости тандемного цилиндра (поршневая полость тандемного цилиндра соединена с поршневой полостью рабочего цилиндра); на фиг.2 - тандемный цилиндр с системой компенсации утечек, расположенной в штоковой полости; на фиг.3 - принципиальная гидравлическая схема привода с системой компенсации утечек, установленной на крышке тандемного цилиндра (поршневая полость тандемного цилиндра соединена со штоковой полостью рабочего цилиндра); на фиг.4 - тандемный цилиндр с системой компенсации утечек, установленной на его крышке.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a schematic hydraulic diagram of a drive with a leakage compensation system located in the rod cavity of the tandem cylinder (the piston cavity of the tandem cylinder is connected to the piston cavity of the working cylinder); figure 2 - tandem cylinder with a leakage compensation system located in the rod cavity; figure 3 is a schematic hydraulic diagram of a drive with a leakage compensation system mounted on the cover of the tandem cylinder (the piston cavity of the tandem cylinder is connected to the rod cavity of the working cylinder); figure 4 - tandem cylinder with a leak compensation system installed on its cover.

Гидравлический привод подъемного устройства, изображенный на фиг.1, содержит рабочий цилиндр 1 и уравновешивающий тандемный цилиндр 2. В приведенном варианте рабочий цилиндр 1 выполнен в виде двух цилиндров 1 и 1’, штоковые 3 и 3’ и поршневые полости 4 и 4’ которых разделены поршнями 5 и 5’ со штоками 6 и 6’, соединенными между собой траверсой 7, соединяемой при монтаже на скважине с колонной штанг 8. В тандемном цилиндре 2 установлены перемычка 9 и полый шток 10 с поршнями 11 и 12 на его концах с образованием четырех полостей 13, 14, 15 и 16. Поршневая полость 13 соединена с емкостью 17 со сжатым газом, поршневая полость 14 - с полостями 4 и 4’ рабочих цилиндров 1 и 1’ с образованием замкнутого гидравлического контура. Привод содержит систему компенсации утечек из этого контура, состоящую из поршневого насоса 18 и обратного клапана 19, расположенного в канале. В приведенном на фиг.1, 2 варианте канал образован полостью 20 штока 10, имеющей вход 21 в штоковой 15, а выход 22 - в поршневой полости 14 тандемного цилиндра 2. Штоковые полости 15 и 16 тандемного цилиндра 2 соединены через гидрораспределитель 23 с насосом 24 или сливом 25. Цилиндр 26 поршневого насоса 18 системы компенсации утечек охватывает шток 10 тандемного цилиндра 2 и расположен в его штоковой полости 15, смежной с полостью 13, а поршень 27 выполнен на части штока 10, между входом 21 и поршнем 12 тандемного цилиндра 2. В варианте на фиг.1 цилиндр 26 установлен на перемычке 9. Для изменения положения гидрораспределителя 23 служит переключатель 28, срабатывающий при крайнем положении поршней 5 и 5’.The hydraulic drive of the lifting device shown in figure 1, contains a working cylinder 1 and a balancing tandem cylinder 2. In the above embodiment, the working cylinder 1 is made in the form of two cylinders 1 and 1 ', rod 3 and 3' and piston cavities 4 and 4 'of which separated by pistons 5 and 5 'with rods 6 and 6' interconnected by a traverse 7, which is connected when mounted on a well with a rod string 8. In the tandem cylinder 2, a jumper 9 and a hollow rod 10 are installed with pistons 11 and 12 at its ends to form Four cavities 13, 14, 15 and 16. Piston cavity l 13 is connected to a container 17 with compressed gas, the piston cavity 14 - with cavities 4 and 4 ’of the working cylinders 1 and 1’ with the formation of a closed hydraulic circuit. The actuator contains a leakage compensation system from this circuit, consisting of a piston pump 18 and a check valve 19 located in the channel. In the embodiment shown in FIGS. 1, 2, the channel is formed by a cavity 20 of the rod 10 having an input 21 in the rod 15, and an output 22 in the piston cavity 14 of the tandem cylinder 2. The rod cavities 15 and 16 of the tandem cylinder 2 are connected through a valve 23 to the pump 24 or drain 25. The cylinder 26 of the piston pump 18 of the leakage compensation system covers the rod 10 of the tandem cylinder 2 and is located in its rod cavity 15 adjacent to the cavity 13, and the piston 27 is made on the part of the rod 10, between the inlet 21 and the piston 12 of the tandem cylinder 2. In the embodiment of figure 1, the cylinder 26 is installed on p jumper 9. To change the position of the control valve 23 is the switch 28, which operates when the pistons 5 and 5 ’are in the extreme position.

Работа привода происходит следующим образом.The operation of the drive is as follows.

Перед началом работы штоки 6, 6’ и поршни 5 и 5’ цилиндров 1 и 1’ находятся в нижнем положении, шток 10 тандемного цилиндра 2 находится в крайнем правом положении. Давление газа в емкости 17 и связанной с ней полостью 13 передается на поршень 11, затем на жидкость в полости 14 и жидкость в полостях 4 и 4’ рабочих цилиндров 1 и 1’, уравновешивая вес поршней 5 и 5’, штоков 6 и 6’, траверсы 7 и колонны штанг 8 скважинного насоса. Гидрораспределитель 23 находится в левом по чертежу положении, при котором с насосом 24 соединена штоковая полость 16 тандемного цилиндра 2. Под действием давления рабочей жидкости, создаваемого насосом 24 в полости 16, поршень 12 перемещается влево по чертежу, вытесняя рабочую жидкость из полости 14 и создавая в поршневых полостях 4 и 4’ давление, под действием которого перемещаются поршни 5 и 5’, штоки 6 и 6’ и траверса 7, соединенная с колонной штанг 8. При этом расход рабочей жидкости в поршневых полостях 4 и 4 определяется из соотношения:Before starting work, the rods 6, 6 ’and the pistons 5 and 5’ of the cylinders 1 and 1 ’are in the lower position, the rod 10 of the tandem cylinder 2 is in the extreme right position. The gas pressure in the tank 17 and the associated cavity 13 is transmitted to the piston 11, then to the liquid in the cavity 14 and the liquid in the cavities 4 and 4 'of the working cylinders 1 and 1', balancing the weight of the pistons 5 and 5 ', rods 6 and 6' , traverses 7 and columns of rods 8 of the downhole pump. The valve 23 is in the left position in the drawing, in which the rod cavity 16 of the tandem cylinder 2 is connected to the pump 24. Under the action of the pressure of the working fluid created by the pump 24 in the cavity 16, the piston 12 moves to the left according to the drawing, displacing the working fluid from the cavity 14 and creating in the piston cavities 4 and 4 'the pressure under which the pistons 5 and 5' move, the rods 6 and 6 'and the cross beam 7 connected to the rod string 8. The flow rate of the working fluid in the piston cavities 4 and 4 is determined from the ratio:

где Р_ц- расход рабочей жидкости в полостях 4 и 4’ рабочих цилиндров 1 и 1’;where R _c - the flow rate of the working fluid in the cavities 4 and 4 'of the working cylinders 1 and 1';

S_n - площадь поршня тандемного цилиндра 2;S _n - the area of the piston of the tandem cylinder 2;

S_ш - площадь штока тандемного цилиндра 2;S _W - the area of the rod of the tandem cylinder 2;

Р_н - расход рабочей жидкости, обеспечиваемый насосом 24.P _n - the flow rate of the working fluid provided by the pump 24.

Например, при соотношении S_ш=0,5S_n, Р_н=2Р_н, что обеспечивает повышенную скорость перемещения поршней 5 и 5’ при их движении вверх. Жидкость из полости 15 тандемного цилиндра через гидрораспределитель 23 вытесняется на слив 25. При достижении поршнями 5 и 5’ крайнего верхнего положения срабатывает переключатель 28, переводя гидрораспределитель 23 в правое по чертежу положение, при этом в работу включается левая половина гидрораспределителя 23. Происходит реверс привода. Рабочая жидкость от насоса 24 поступает в полость 15 тандемного цилиндра 2 и, воздействуя на поршень 11, перемещает его шток 10 вправо по чертежу, сжимая газ в полости 13 и емкости 17. Вместе со штоком 10 перемещается поршень 12 и рабочая жидкость из полостей 4 и 4' перетекает в полость 14 тандемного цилиндра 2. При этом расход жидкоста также определяется из соотношения:

, (см. экспликацию выше) и превышает расход, обеспечиваемый насосом 24.For example, with the ratio S _W = 0.5S _n , P _n = 2P _n , which provides an increased speed of movement of the pistons 5 and 5 'when they move up. The fluid from the cavity 15 of the tandem cylinder through the control valve 23 is displaced to drain 25. When the pistons 5 and 5 'reach the highest position, the switch 28 is actuated, moving the control valve 23 to the right position in the drawing, while the left half of the control valve 23 is turned on. . The working fluid from the pump 24 enters the cavity 15 of the tandem cylinder 2 and, acting on the piston 11, moves its rod 10 to the right according to the drawing, compressing the gas in the cavity 13 and tank 17. Together with the rod 10, the piston 12 and the working fluid from the cavities 4 and 4 'flows into the cavity 14 of the tandem cylinder 2. In this case, the fluid flow rate is also determined from the ratio:

, (see the explication above) and exceeds the flow rate provided by the pump 24.

При уменьшении (из-за утечек) объема жидкости в замкнутом гидравлическом контуре (полостях 4 и 4’ и полости 14) зона перемещения штока 10 с поршнями 11 и 12 смещается влево по чертежу. При этом поршень 27 входит в цилиндр 26 системы компенсации утечек и вытесняет из него рабочую жидкость в полость 20. Давлением рабочей жидкости открывается клапан 19 и жидкость поступает в полость 14 замкнутого гидравлического контура. По мере пополнения замкнутого контура рабочей жидкостью зона перемещения штока 10 смещается вправо по чертежу, поршень 27 не доходит до цилиндра 2 и пополнения жидкости в замкнутый гидравлический контур не происходит. Система компенсации утечек автоматически отключается.When reducing (due to leaks) the volume of fluid in a closed hydraulic circuit (cavities 4 and 4 ’and cavities 14), the movement zone of the rod 10 with the pistons 11 and 12 is shifted to the left according to the drawing. In this case, the piston 27 enters the cylinder 26 of the leakage compensation system and displaces the working fluid from it into the cavity 20. The pressure 19 opens the valve 19 and the fluid enters the cavity 14 of the closed hydraulic circuit. As the closed circuit is replenished with the working fluid, the rod movement zone 10 shifts to the right according to the drawing, the piston 27 does not reach the cylinder 2, and the liquid is not replenished into the closed hydraulic circuit. The leakage compensation system is automatically deactivated.

Гидравлический привод подъемного устройства, изображенный на фиг.3, содержит рабочий цилиндр 1 и уравновешивающий тандемный цилиндр 2. Штоковая 3 и поршневая 4 полости рабочего цилиндра 1 разделены поршнем 5 со штоком 6, соединяемым при монтаже на скважине с колонной штанг 8. В тандемном цилиндре 2 установлены перемычка 9 и полый шток 10 с поршнями 11 и 12 на его концах с образованием четырех полостей 13, 14, 15 и 16. Поршневая полость 13 соединена с емкостью 17 со сжатым газом, поршневая полость 14 - со штоковой полостью 3 рабочего цилиндра 1 с образованием замкнутого гидравлический контура. Привод содержит систему компенсации утечек из этого контура, состоящую из поршневого насоса 29, установленного на крышке 30 поршневой полости 14 тандемного цилиндра 2. В крышке 30 выполнено отверстие 31 с узлом уплотнения 32, через который проходит шток 33 поршневого насоса 29, установленный с возможностью взаимодействия с поршнем 12 тандемного цилиндра 2. Канал, соединяющий поршневой насос 29 с контуром (полостями 14 и 3), выполнен в виде полости 34 в штоке 33 поршневого насоса 29, имеющий вход 35 в поршневой полости 36 цилиндра 37 поршневого насоса 29, а выход 38 - в поршневой полости 14 тандемного цилиндра 2. В полости 34 установлен обратный клапан 39. Поршневая полость 36 цилиндра 37 соединена трубопроводом 40 с обратным клапаном 41 через гидрораспределитель 23 с насосом 24 или сливом 25. Штоковая полость 42 цилиндра 37 соединена со сливом 25. В приведенном варианте трубопровод 40 соединен со штоковой полостью 16 тандемного цилиндра 2.The hydraulic drive of the lifting device shown in Fig. 3 contains a working cylinder 1 and a balancing tandem cylinder 2. The rod 3 and piston 4 cavities of the working cylinder 1 are separated by a piston 5 with a rod 6, which is connected during installation on a well with a rod string 8. In a tandem cylinder 2, a jumper 9 and a hollow rod 10 with pistons 11 and 12 are installed at its ends with the formation of four cavities 13, 14, 15 and 16. The piston cavity 13 is connected to the container 17 with compressed gas, the piston cavity 14 is connected to the rod cavity 3 of the working cylinder 1 with education for Knuth hydraulic circuit. The drive contains a leakage compensation system from this circuit, consisting of a piston pump 29 mounted on the cover 30 of the piston cavity 14 of the tandem cylinder 2. A hole 31 is made in the cover 30 with a seal assembly 32 through which the piston pump rod 33, which is installed with the possibility of interaction, passes with the piston 12 of the tandem cylinder 2. The channel connecting the piston pump 29 to the circuit (cavities 14 and 3) is made in the form of a cavity 34 in the rod 33 of the piston pump 29, having an entrance 35 in the piston cavity 36 of the cylinder 37 of the piston pump 29, and the output 38 - in the piston cavity 14 of the tandem cylinder 2. In the cavity 34, a check valve 39 is installed. The piston cavity 36 of the cylinder 37 is connected by a pipe 40 to the check valve 41 through the valve 23 to the pump 24 or drain 25. The rod cavity 42 of the cylinder 37 is connected to the drain 25. In the above embodiment, the pipeline 40 is connected to the rod cavity 16 of the tandem cylinder 2.

Для изменения положения гидрораспределителя 23 служит переключатель 28, срабатывающий при крайнем положении поршня 5.To change the position of the valve 23 serves as a switch 28, which is activated when the piston 5 is in the extreme position.

Перед началом работы шток 6 и поршень 5 цилиндра 1 находятся в нижнем положении, шток 10 тандемного цилиндра 2 находится в крайнем правом положении. Давление газа в емкости 17 и связанной с ней полостью 13 передается на поршень 11, затем на жидкость в полости 14 и жидкость в полости 3 рабочего цилиндра 1, уравновешивая вес поршня 5, штока 6 и колонны штанг 8 скважинного насоса. Гидрораспределитель 23 находится в левом по чертежу положении, при котором с насосом 24 соединена штоковая полость 16 тандемного цилиндра 2 и поршневая полость 36 цилиндра 37 системы компенсации утечек, так как под действием давления, создаваемого насосом 24 обратный клапан 41 трубопровода 40 открыт, при этом обратный клапан 39 закрыт, поскольку давление в полости 14 замкнутого контура больше давления в поршневой полости 36, создаваемого насосом 24. За счет разности площади поршня 43 и штока 33 поршень 43 перемещается в сторону тандемного цилиндра 2, вдвигая шток 33 в полость 14. Под действием давления рабочей жидкости, создаваемого насосом 24 в полости 16, поршень 12 перемещается влево по чертежу, вытесняя рабочую жидкость из полости 14 и создавая в штоковой полости 3 давление, под действием которого перемещается поршень 5 и шток 6, соединенный с колонной штанг 8. При этом расход рабочей жидкости в штоковой полости 3 определяется из соотношения:Before starting work, the rod 6 and the piston 5 of the cylinder 1 are in the lower position, the rod 10 of the tandem cylinder 2 is in the extreme right position. The gas pressure in the tank 17 and the associated cavity 13 is transmitted to the piston 11, then to the liquid in the cavity 14 and the liquid in the cavity 3 of the working cylinder 1, balancing the weight of the piston 5, rod 6 and the rod string 8 of the downhole pump. The valve 23 is in the left position in the drawing, in which the rod cavity 16 of the tandem cylinder 2 and the piston cavity 36 of the cylinder 37 of the leakage compensation system are connected to the pump 24, since the check valve 41 of the pipe 40 is open under the action of the pressure generated by the pump 24, while the check valve the valve 39 is closed because the pressure in the cavity 14 of the closed circuit is greater than the pressure in the piston cavity 36 created by the pump 24. Due to the difference in the area of the piston 43 and the rod 33, the piston 43 moves towards the tandem cylinder 2, Guy rod 33 into the cavity 14. Under the action of the pressure of the working fluid created by the pump 24 in the cavity 16, the piston 12 moves to the left according to the drawing, displacing the working fluid from the cavity 14 and creating a pressure in the rod cavity 3, under the action of which the piston 5 and the rod 6 move connected to the column of rods 8. The flow rate of the working fluid in the rod cavity 3 is determined from the ratio:

где Р_ц - расход рабочей жидкости в полости 3 рабочего цилиндра 1;where R _c - the flow rate of the working fluid in the cavity 3 of the working cylinder 1;

Например, при соотношении S_ш=0,5S_n, Р_ц=2Р_н, что обеспепечивает повышенную скорость перемещения поршня 5 при движении вверх. Жидкость из полости 15 тандемного цилиндра через гидрораспределитель 23 вытесняется на слив 25. При достижении поршнем 5 крайнего верхнего положения срабатывает переключатель 28, переводя гидрораспределитель 23 в правое по чертежу положение, при этом в работу включается левая половина гидрораспределителя 23. Происходит реверс привода. Рабочая жидкость от насоса 24 поступает в полость 15 тандемного цилиндра 2 и, воздействуя на поршень 11, перемещает его шток 10 вправо по чертежу, сжимая газ в полости 13 и емкости 17. Вместе со штоком 10 перемещается поршень 12 и рабочая жидкость из полости 3 перетекает в полость 14 тандемного цилиндра 2. При этом расход жидкости также определяется из соотношения:

(см. экспликацию выше) и превышает расход, обеспечиваемый насосом 24. Трубопровод 40 через гидрораспределитель 23 соединяется со сливом 25, клаланы 41 и 39 закрыты. Подпитки рабочей жидкости в замкнутый гидравлический контур не происходит.For example, when the ratio S _w = 0,5S _n, P _n = 2P _n that obespepechivaet increased speed of the piston 5 when moving upwards. The fluid from the cavity 15 of the tandem cylinder through the valve 23 is displaced to drain 25. When the piston 5 reaches its extreme upper position, the switch 28 is actuated, moving the valve 23 to the right position in the drawing, while the left half of the valve 23 is turned on. The working fluid from the pump 24 enters the cavity 15 of the tandem cylinder 2 and, acting on the piston 11, moves its rod 10 to the right according to the drawing, compressing the gas in the cavity 13 and capacity 17. Together with the rod 10, the piston 12 moves and the working fluid flows from the cavity 3 into the cavity 14 of the tandem cylinder 2. Moreover, the fluid flow rate is also determined from the ratio:

(see the explication above) and exceeds the flow rate provided by the pump 24. The pipeline 40 through the valve 23 is connected to the drain 25, the

clans

41 and 39 are closed. The replenishment of the working fluid in a closed hydraulic circuit does not occur.

При уменьшении (из-за утечек) объема жидкости в замкнутом гидравлическом контуре (полостях 3 и 14) зона перемещения штока 10 с поршнями 11 и 12 смещается влево по чертежу. При этом поршень 12 упирается в шток 33 поршневого насоса 29, перемещая поршень 43, закрывает клапан 41, открывает клапан 39 и вытесняет рабочую жидкость из полости 36 в полость 14 замкнутого гидравлического контура. По мере пополнения замкнутого контура рабочей жидкостью зона перемещения штока 10 смещается вправо по чертежу, поршень 12 не доходит до штока 33 и пополнения жидкости в замкнутый гидравлический контур не происходит. Система компенсации утечек автоматически отключается. Поршневая полость 36 цилиндра 37 соединена со штоковой полостью 16 тандемного цилиндра 2, что исключает возможность открытия клапана 39 и неконтролируемой подачи рабочей жидкости в замкнутый гидравлический контур при уменьшении давления в его полостях 14 и 3.When reducing (due to leaks) the volume of fluid in a closed hydraulic circuit (cavities 3 and 14), the movement zone of the rod 10 with the pistons 11 and 12 is shifted to the left according to the drawing. When this piston 12 abuts against the rod 33 of the piston pump 29, moving the piston 43, closes the valve 41, opens the valve 39 and displaces the working fluid from the cavity 36 into the cavity 14 of the closed hydraulic circuit. As the closed fluid is replenished with a working fluid, the displacement zone of the rod 10 shifts to the right according to the drawing, the piston 12 does not reach the rod 33, and the liquid is not replenished into the closed hydraulic circuit. The leakage compensation system is automatically deactivated. The piston cavity 36 of the cylinder 37 is connected to the rod cavity 16 of the tandem cylinder 2, which eliminates the possibility of opening the valve 39 and uncontrolled supply of the working fluid into a closed hydraulic circuit with a decrease in pressure in its cavities 14 and 3.

Таким образом, при работе привода обеспечивается перемещение штока рабочего цилиндра (вверх и вниз) с большей скорость, что позволяет увеличить число качаний штока рабочего цилиндра без увеличения производительности насоса подачи рабочей жидкости. Система компенсации утечек рабочей жидкости из замкнутого гидравлического контура срабатывает автоматически только в случае необходимости подпитки.Thus, during operation of the drive, the rod of the working cylinder is moved (up and down) with a higher speed, which allows to increase the number of swings of the rod of the working cylinder without increasing the performance of the pump for supplying the working fluid. The system for compensating for leaks of a working fluid from a closed hydraulic circuit is automatically activated only when it is necessary to recharge.

Claims

1. The hydraulic drive of the lifting device, containing a working cylinder and a balancing tandem cylinder with a jumper and a rod with pistons at its ends, installed with the formation of four cavities, one of which is connected to the container with compressed gas, the other to the cavity of the working cylinder with the formation of a closed hydraulic circuit, and a system for compensating for leaks from this circuit, containing a piston pump connected to the circuit by a channel with a check valve, while one rod cavity of the tandem cylinder is connected through cut a valve with a pump or drain, characterized in that the second rod cavity of the tandem cylinder is connected through a valve to a pump or drain, and a piston cavity of the tandem cylinder is connected to the cavity of the working cylinder.

2. The hydraulic drive according to claim 1, characterized in that the piston pump of the leakage compensation system is located in the rod cavity of the tandem cylinder adjacent to the cavity connected to the container with compressed gas, the channel connecting the piston pump to the circuit is made in the form of a cavity in the rod having an entrance to the rod end and an exit in the piston cavity of the tandem cylinder connected to the cavity of the working cylinder, the cylinder of the piston pump of the leakage compensation system covers the rod of the tandem cylinder and the piston is made on the part of the rod, between the channel inlet in the rod cavity and the corresponding piston of the tandem cylinder.

3. The hydraulic drive according to claim 2, characterized in that the cylinder of the piston pump of the leakage compensation system is mounted on a jumper.

4. The hydraulic drive according to claim 1, characterized in that in the cover of the piston cavity of the tandem cylinder connected to the cavity of the working cylinder, a hole is made with a seal assembly through which the piston pump rod of the leakage compensation system is installed, which is installed to interact with the piston of the tandem cylinder , the channel connecting the piston pump to the circuit is made in the form of a cavity in the piston pump rod having an entrance to the piston cavity of the piston pump cylinder, and the outlet is in the piston cavity of the tandem cylinder, connected to the cavity of the working cylinder, while the piston cavity of the cylinder of the piston pump of the leakage compensation system is connected by a pipe to the non-return valve through a control valve to the pump or drain, and its rod cavity is connected to the drain.

5. The hydraulic drive according to claim 4, characterized in that the pipeline connecting the piston cavity of the cylinder of the piston pump of the leakage compensation system through the control valve to the pump or drain is connected to the rod cavity of the tandem cylinder adjacent to the piston cavity connected to the cavity of the working cylinder.

6. The hydraulic drive according to claim 1, characterized in that the piston cavity of the tandem cylinder is connected to the piston cavity of the working cylinder.