RU2406874C1

RU2406874C1 - Pumping unit

Info

Publication number: RU2406874C1
Application number: RU2009118652/06A
Authority: RU
Inventors: Михаил Михайлович Большаков (RU); Михаил Михайлович Большаков
Priority date: 2009-05-18
Filing date: 2009-05-18
Publication date: 2010-12-20

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: stock of operating cylinder is connected to rope of rod of the well pump, and stock of cylinder of the drive consisting of gear and electric motor is connected to piston-rod of crank-and-rod mechanism with asymmetric transfer function. One valve of operating cylinder provides its connection to atmosphere, and the other one by means of hose - to inlet valve of the drive cylinder, which has the second valve connecting it to atmosphere. Action of valve of the operating cylinder, which connects it to atmosphere, is provided with electromagnet controlled with contact switch with time relay actuated at action thereon of the limit stop fixed on the stock of the operating cylinder. Piston of the operating cylinder is equipped with compression spring.

EFFECT: simplifying the pumping unit design, increasing its reliability.

1 dwg

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, к технике добычи нефти из скважин и предназначено для использования при эксплуатации скважин.The invention relates to the oil industry, to the technique of oil production from wells and is intended for use in the operation of wells.

Известен станок-качалка, содержащий основание, опорную стойку, на которой расположен балансир с шарнирно прикрепленной к нему головкой, связанный с установленным на опорной стойке подшипником. Дополнительная уравновешивающая система выполнена в виде груза, соединенного с полированным штоком гибкой тягой, перекинутой через роликовый блок. Дополнительная уравновешивающая система имеет опору, выполненную в виде трубы, установленной на самостоятельном фундаменте, внутри которой подвешен и перемещается груз. В боковой поверхности трубы предусмотрены на уровне груза - люк и выше крайней нижней точки хода груза - разгрузочное устройство. Опора дополнительной уравновешивающей системы расположена в одной плоскости с полированным штоком, перпендикулярной оси станка-качалки. Роликовый блок состоит из трех роликов, расположенных относительно друг друга под углом 90 градусов (RU 2317444 C1, 20.02.2008 г.).A rocking machine is known, comprising a base, a support stand, on which a balancer with a head pivotally attached to it is located, connected with a bearing mounted on the support stand. An additional balancing system is made in the form of a load connected to a polished rod by a flexible rod thrown over the roller block. The additional balancing system has a support made in the form of a pipe mounted on an independent foundation, within which the load is suspended and moved. In the lateral surface of the pipe, an unloading device is provided at the level of the load — a hatch and above the extreme lower point of the course of the load. The support of the additional balancing system is located in the same plane as the polished rod, perpendicular to the axis of the rocking machine. The roller block consists of three rollers located relative to each other at an angle of 90 degrees (RU 2317444 C1, 02.20.2008).

Недостатком известного станка-качалки является сложность конструкции, обусловленная наличием дополнительной уравновешивающей системы, разгрузочного устройства, подвижных частей, и как следствие, относительно невысокая надежность.A disadvantage of the known rocking machine is the design complexity due to the presence of an additional balancing system, an unloading device, moving parts, and as a result, the relatively low reliability.

Известен станок-качалка, содержащий основание, тумбу, электродвигатель, связанный через клиноременную передачу с редуктором. Преобразующий дифференциальный кривошипный механизм установлен на выходном валу редуктора с одной стороны и содержит два взаимосвязанных через планетарную передачу кривошипа - центральный, жестко установленный на выходного валу редуктора, и ведущий кривошип, установленный на выходном валу центрального кривошипа. Подвеска устьевого штока расположена с другой стороны редуктора. Между подвеской устьевого штока и натяжным шкивом установлена стойка с перекладиной, на которой подвижно установлены направляющие шкивы. На ведущем кривошипе установлен натяжной шкив. Стойка установлена на тумбе или непосредственно на основании станка-качалки над редуктором так, что ее ось, продольная ось перекладины, ось подвески устьевого штока и точка крепления натяжного шкива на ведущем кривошипе находятся в одной вертикальной плоскости, проходящей через ось выходного вала редуктора. Гибкий элемент огибает установленный на ведущем кривошипе натяжной шкив и через направляющие шкивы связан с подвеской устьевого штока. Для уравновешивания станка-качалки на ведущем и центральном кривошипах установлены грузы (RU 2270367 C1, 20.02.2006 г.).Known rocking machine containing a base, stand, electric motor, connected through a V-belt transmission with a gearbox. The converting differential crank mechanism is mounted on the output shaft of the gearbox on one side and contains two cranks interconnected through the planetary gear - the central one, rigidly mounted on the output shaft of the gearbox, and the drive crank mounted on the output shaft of the central crank. The wellhead suspension is located on the other side of the gearbox. Between the suspension of the wellhead rod and the tension pulley, a rack with a crossbar is installed on which the guide pulleys are movably mounted. A tension pulley is installed on the drive crank. The stand is mounted on a pedestal or directly on the base of the rocking machine above the gearbox so that its axis, the longitudinal axis of the crossbar, the suspension axis of the wellhead rod and the attachment point of the tensioning pulley on the drive crank are in one vertical plane passing through the axis of the gearbox output shaft. The flexible element goes around the tensioning pulley mounted on the drive crank and is connected to the suspension of the wellhead through the guide pulleys. To balance the rocking machine, weights are installed on the leading and central cranks (RU 2270367 C1, 02.20.2006).

Недостатком известного станка-качалки является применение сложных механизмов: преобразующий дифференциальный кривошипный механизм, планетарная передача, два кривошипа: центральный и ведущий, а также условие нахождения нескольких осей (ось стойки, продольная ось перекладины, ось подвески устьевого штока) и точки крепления в одной вертикальной плоскости, проходящей через ось выходного вала редуктора. Надежность этого станка-качалки при длительной эксплуатации небольшая, в тоже время усложнено его обслуживание, что ставит под сомнение экономическую эффективность.A disadvantage of the known rocking machine is the use of complex mechanisms: a transforming differential crank mechanism, a planetary gear, two cranks: a central and a leading one, as well as the condition of finding several axes (rack axis, longitudinal axis of the crossbar, suspension axis of the wellhead rod) and mounting points in one vertical the plane passing through the axis of the output shaft of the gearbox. The reliability of this rocking machine during long-term operation is small, at the same time its maintenance is complicated, which casts doubt on economic efficiency.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является станок-качалка с плавным регулированием производительности, который содержит колонну насосных штанг, опорную вышку, полиспаст, направляющие и отклоняющие шкивы, домкрат, лебедку с двумя асинхронными двигателями. Последние связаны между собой электрически последовательным соединением статорных обмоток и механически общим валом бицилиндроконического канатного барабана лебедки. Отклоняющие шкивы выполнены с возможностью перемещения. Бицилиндроконический барабан выполнен составным в виде двух цилиндрических частей с возможностью поворота их относительно друг друга и общего вала и двух конических частей, выполненных с возможностью перемещения вдоль цилиндрических частей (RU 2270366 C1, 20.02.2006 г.).The closest in technical essence and the achieved positive effect is a rocking machine with infinitely variable performance control, which contains a string of pump rods, a support tower, a pulley block, guiding and deflecting pulleys, a jack, a winch with two asynchronous motors. The latter are interconnected by an electrically series connection of the stator windings and mechanically by the common shaft of the bicylindroconical rope winch drum. The deflecting pulleys are movable. The bicylindroconic drum is made integral in the form of two cylindrical parts with the possibility of turning them relative to each other and a common shaft and two conical parts made with the possibility of movement along the cylindrical parts (RU 2270366 C1, 02.20.2006).

Недостатком прототипа является сложность его конструкции; реверс движения насосных штанг достигается за счет изменения сил на ведущем валу, обусловленное разностью диаметров спиральных канавок на цилиндрическом и оптическом барабанах, а также загрузкой правого и левого электродвигателей. В этом сложном механизме не учтены факторы проскальзывания каната на шкивах и в электродвигателях. Очень сложны регулировочные работы по изменению амплитуды и частоты колебаний, которые выполняются вручную.The disadvantage of the prototype is the complexity of its design; the reverse movement of the sucker rods is achieved by changing the forces on the drive shaft, due to the difference in the diameter of the spiral grooves on the cylindrical and optical drums, as well as the loading of the right and left electric motors. This complex mechanism does not take into account the factors of slippage of the rope on the pulleys and in the electric motors. Very difficult adjustment work to change the amplitude and frequency of oscillations, which are performed manually.

Технический результат - упрощение конструкции станка-качалки, повышение его надежности.The technical result is a simplification of the design of the rocking machine, increasing its reliability.

Указанный технический результат достигается тем, что в станке-качалке, содержащем стойку, основание и привод, шток рабочего цилиндра соединен с канатом штанги скважинного насоса, а шток цилиндра привода, состоящего из редуктора и электродвигателя - с шатуном кривошипно-шатунного механизма с ассиметричной передаточной функцией, один клапан рабочего цилиндра обеспечивает связь его с атмосферой, а другой при помощи шланга - с входным клапаном цилиндра привода, имеющим второй клапан, связывающий его с атмосферой, действие клапана рабочего цилиндра, связывающего его с атмосферой, обеспечивается электромагнитом, управляемым контактным переключателем с реле времени, срабатываемым при воздействии на него упора, закрепленного на штоке рабочего цилиндра, а поршень рабочего цилиндра снабжен пружиной сжатия.The specified technical result is achieved by the fact that in a rocking machine containing a stand, a base and a drive, the working cylinder rod is connected to the rod rod of the well pump, and the rod of the drive cylinder, consisting of a gearbox and electric motor, is connected to the crank of the crank mechanism with an asymmetric transfer function , one valve of the working cylinder provides its connection with the atmosphere, and the other with a hose - with the inlet valve of the actuator cylinder having a second valve connecting it to the atmosphere, the action of the working valve Lindgren connecting it with the atmosphere is provided by an electromagnet, controllable switch with a contact time relays triggered when subjected to a stop fixed to the rod of the working cylinder and the slave cylinder piston is provided with a compression spring.

На чертеже показана конструкция станка-качалки.The drawing shows the design of the rocking machine.

Станок-качалка состоит из следующих деталей и сборочных единиц: стойка 1, основание 2, цилиндр рабочий 3, поршень 4, шток 5, пружина 6, пневмоцилиндр 7, шток цилиндра привода, редуктор 9, электродвигатель 10, кривошипно-шатунный механизм с ассиметричной передаточной функцией, электромагнит 12, клапан 13, 14, 15, 16, шланг 17, контактный переключатель с реле времени 18, упор 19, канат 20.The rocking machine consists of the following parts and assembly units: stand 1, base 2, working cylinder 3, piston 4, rod 5, spring 6, pneumatic cylinder 7, actuator cylinder rod, gearbox 9, electric motor 10, crank mechanism with asymmetric gear function, electromagnet 12, valve 13, 14, 15, 16, hose 17, contact switch with time relay 18, stop 19, rope 20.

На основание 2 устанавливаются и закрепляются стойка 1, пневмоцилиндр 7, редуктор 9 с электродвигателем 10. К стойке 1 крепится электромагнит 12, цилиндр рабочий 3, контактный переключатель с реле времени 18. На выходной вал редуктора 9 устанавливается кривошипно-шатунный механизм 11 с ассиметричной передаточной функцией, шатун кривошипно-шатунного механизма соединен со штоком 8 цилиндра привода. Клапан 13 соединен с клапаном 16 шлангом 17. Упор 19 закрепляется на штоке 5. Пружина 6 устанавливается в отверстие поршня 4. Клапан 14 соединен с электромагнитом 12. Канат закреплен на штоке 5, а клапан 15 закреплен на корпусе цилиндра 7.A stand 1, a pneumatic cylinder 7, a gearbox 9 with an electric motor 10 are mounted and fixed on the base 2. An electromagnet 12, a working cylinder 3, a contact switch with a timer 18 are attached to the stand 1, a crank mechanism 11 with an asymmetric gear is mounted on the output shaft of the gearbox 9 function, the connecting rod of the crank mechanism is connected to the rod 8 of the drive cylinder. The valve 13 is connected to the valve 16 by a hose 17. The stop 19 is fixed to the rod 5. The spring 6 is installed in the bore of the piston 4. The valve 14 is connected to the electromagnet 12. The rope is fixed to the rod 5, and the valve 15 is fixed to the cylinder body 7.

Работает станок-качалка следующим образом.The rocking machine works as follows.

После включения электродвигателя 10 начинает вращаться выходной вал редуктора 9, а вместе с ним приходит в движение кривошипно-шатунный механизм 11, причем шток 8 цилиндра привода 7 получает следующие движения: справа-налево ускоренное движение (воздух через клапан 15 вытесняется из цилиндра наружу), а слева-направо замедленное движение (в цилиндре 7 образуется разрежение, воздух из цилиндра 3 через клапан 13, шланг 17 поступает в цилиндр 7). Таким образом, выполняется один цикл цилиндра привода (клапан 14 закрыт).After turning on the electric motor 10, the output shaft of the gearbox 9 begins to rotate, and with it the crank mechanism 11 starts to move, and the rod 8 of the actuator cylinder 7 receives the following movements: from right to left accelerated movement (air through valve 15 is forced out of the cylinder out), and from left to right slow motion (rarefaction forms in cylinder 7, air from cylinder 3 through valve 13, hose 17 enters cylinder 7). Thus, one cycle of the actuator cylinder is performed (valve 14 is closed).

В рабочем цилиндре 3 образуется разрежение, которое определяет движущую силу, направленную вверх (она равна разности атмосферного давления, направленного на поршень 4 снизу и остаточного (разрежения), действующего сверху).A rarefaction is formed in the working cylinder 3, which determines a driving force directed upward (it is equal to the difference in atmospheric pressure directed to the piston 4 from below and residual (rarefaction) acting from above).

Под действием движущей силы поршень 4 начинает движение вверх (клапан 14 закрыт). Пружина 6 предупреждает удар поршня 4 о торцовую стенку цилиндра. Вместе со штоком 5 перемещается упор 19; в конце хода упор 19 нажимает на рычаг контактного переключения 18, который остается во включенном состоянии в течение времени, установленном реле; электромагнит 12 открывает клапан 14 и соединяет цилиндр 3 с атмосферой. Цилиндр привода 7 продолжает откачивать воздух из рабочего цилиндра 3. Давление атмосферы на поршень 4 усиливается при откачивании воздуха из цилиндра 3. Поршень 4 вместе со штоком 5 опускается вниз, занимая исходное нижнее положение; вместе со штоком канат 20 совершает цикл подъема и опускания.Under the action of the driving force, the piston 4 starts to move upward (valve 14 is closed). Spring 6 prevents the blow of the piston 4 on the end wall of the cylinder. Together with the rod 5 moves the stop 19; at the end of the stroke, the stop 19 presses on the contact switching lever 18, which remains in the on state for the time set by the relay; The electromagnet 12 opens the valve 14 and connects the cylinder 3 with the atmosphere. The actuator cylinder 7 continues to pump air from the working cylinder 3. The atmospheric pressure on the piston 4 is amplified when the air is evacuated from the cylinder 3. The piston 4, together with the rod 5, is lowered to its original lower position; together with the rod, the rope 20 performs a cycle of lifting and lowering.

Таким образом, совершается цикл движения вверх-вниз; этот цикл повторяется столько, сколько времени работает станок-качалка.Thus, a cycle of movement up and down; this cycle is repeated as long as the rocking machine works.

Преимущество предлагаемой конструкции станка-качалки заключается в отсутствии сложных механизмов, барабанов, шкивов, открытых соединений подвижных деталей, а также сил инерции, возникающих при изменении направления движения деталей; простота конструкции облегчает обслуживание станка-качалки и повышает его надежность.The advantage of the proposed design of the rocking machine is the absence of complex mechanisms, drums, pulleys, open joints of moving parts, as well as inertia forces that occur when the direction of movement of the parts changes; simplicity of design facilitates the maintenance of the rocking machine and increases its reliability.

Claims

A rocking machine containing a stand, a base, an actuator, characterized in that the working cylinder rod is connected to the rod rod of the well pump, and the actuator cylinder rod, consisting of a gear and an electric motor, is connected to a crank of the crank mechanism with an asymmetric transfer function, one working valve the cylinder provides its connection with the atmosphere, and the other with a hose - with the inlet valve of the actuator cylinder, having a second valve connecting it to the atmosphere, the action of the valve of the working cylinder connecting it to the atmosphere The swarm is provided by an electromagnet controlled by a contact switch with a time relay, triggered by the action of a stop fixed to the rod of the working cylinder, and the piston of the working cylinder is equipped with a compression spring.