RU2493433C1 - Oil well pumping unit - Google Patents
Oil well pumping unit Download PDFInfo
- Publication number
- RU2493433C1 RU2493433C1 RU2012103698/06A RU2012103698A RU2493433C1 RU 2493433 C1 RU2493433 C1 RU 2493433C1 RU 2012103698/06 A RU2012103698/06 A RU 2012103698/06A RU 2012103698 A RU2012103698 A RU 2012103698A RU 2493433 C1 RU2493433 C1 RU 2493433C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electromagnet
- plunger
- well
- installation
- movable part
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Electromagnets (AREA)
- Electromagnetic Pumps, Or The Like (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к нефтехимической отрасли машиностроения и может быть использовано при проектировании скважинно-насосных установок.The invention relates to the petrochemical industry of mechanical engineering and can be used in the design of well-pumping units.
Известна скважинно-насосная установка, содержащая станок-качалку для установки рядом со скважиной, имеющую балансир с поворотной головкой, насос для установки в скважине, включающий цилиндр со всасывающими клапанами и плунжер с нагнетательными клапанами, установленный внутри цилиндра с возможностью возвратно-поступательного движения, в верхней части плунжера образован устьевой шток, связанный посредством гибкой связи с поворотной головкой (см. рекламный лист ЦИНТИхимнефтемаш, ПМБ, 119048, г.Москва, Г-48, ул. Доватора, 12 Подп. в печать 28.03.79 г., УДК 622.276.53-83; каталог «Скважинные штанговые насосы для добычи нефти» ЦИНТИхимнефтемаш, 119048, г.Москва, Г-48, ул.Доватора, 12, типография НИИМаш, г.Щербинка, Подп. в печать 14.01.80 г., УДК 622.276.054.22 (085)).Known borehole pump installation containing a rocking machine for installation near the well, having a balancer with a rotary head, a pump for installation in the well, including a cylinder with suction valves and a plunger with discharge valves mounted inside the cylinder with the possibility of reciprocating motion, in the wellhead stock is formed on the upper part of the plunger, connected by flexible connection with a rotary head (see the advertising sheet of TsINTIkhimneftemash, PMB, 119048, Moscow, G-48, 12 Dovatora St., Subp. 28.03.79, UDC 622.276.53-83; catalog "Well sucker-rod pumps for oil production" TsINTIkhimneftemash, 119048, Moscow, G-48, Dovatora St., 12, NIIMash printing house, Shcherbinka, Subp. 14.01.80. , UDC 622.276.054.22 (085)).
Недостатком известного устройства является то, что рабочее усилие на устьевой шток при подъеме плунжера насоса довольно значительно и достигает нескольких тонн. Это усилие обусловлено массой плунжера, устьевого штока и массой столба нефти, подаваемой в магистраль, перемещаемых в скважине по вертикали с ускорением, значение которого при качении балансира не постоянно и достигает максимальных значений при прохождении балансира крайних положений. При этом возникает динамическая нагрузка на устьевой шток и на все силовые узлы, соединенные с ним, которая может достигать двукратного значения, что требует соответствующего увеличения запаса прочности и, следовательно, утяжеления конструкции.A disadvantage of the known device is that the working force on the wellhead when lifting the plunger of the pump is quite significant and reaches several tons. This effort is due to the mass of the plunger, wellhead and the mass of the oil column supplied to the pipeline, moving vertically in the well with acceleration, the value of which is not constant when the balancer rolls and reaches its maximum values when the balancer passes through the extreme positions. In this case, a dynamic load arises on the wellhead rod and on all power units connected to it, which can reach a double value, which requires a corresponding increase in the safety factor and, consequently, a heavier structure.
Наиболее близким к предложенному является устройство для приведения в движение в прямом направлении штока в насосном блоке с поршневым штоком (скважинно-насосная установка), содержащее электрический линейный двигатель, включающий якорь, статоры и основание, установленный в нужном положении относительно рабочей оси насоса с поршневым штоком, при этом якорь двигателя соединен с верхним концом штока, механизм уравновешивания, находящийся в контакте с верхним концом якоря (см. Патент US 6213722).Closest to the proposed is a device for driving in the forward direction of the rod in the pump unit with a piston rod (downhole pumping unit), containing an electric linear motor including an armature, stators and a base installed in the desired position relative to the working axis of the pump with a piston rod while the motor armature is connected to the upper end of the stem, a balancing mechanism in contact with the upper end of the armature (see US Pat. No. 6,213,722).
Недостатком известного решения является сложное схемотехническое и конструктивное исполнение линейного электродвигателя, необходимость использования сложного электронного преобразователя частоты с комплектом датчиков положения штока, осуществляющего управление линейным электродвигателем; необходимость постоянной работы элементов электродвигателя, имеющего большие габариты, что вызывает большие экономические затраты, имеет большую потребляемую мощность, возможны скачки перегрузок, что вызывает возникновение больших концентраций напряжений; сложность ремонта в случае выхода из строя линейного электродвигателя; необходимость максимально точного позиционирования электродвигателя относительно штока, строгое соблюдение соосности; в случае выхода из строя противовеса, необходимо производить полный демонтаж конструкции для его замены, наличие сложных механизмов уравновешивания, которые требуют дополнительных расчетов, выбора места установки, сложного монтажа с применением специальных технических средств, дополнительного технического обслуживания, в результате чего понижается ремонтопригодность установки в целом.A disadvantage of the known solution is the complex circuit design and construction of a linear electric motor, the need to use a complex electronic frequency converter with a set of rod position sensors controlling the linear electric motor; the need for continuous operation of electric motor elements having large dimensions, which causes large economic costs, has a large power consumption, overload surges are possible, which causes the emergence of large stress concentrations; complexity of repair in case of failure of the linear electric motor; the need for the most accurate positioning of the electric motor relative to the rod, strict adherence to alignment; in case of failure of the counterweight, it is necessary to completely dismantle the structure to replace it, the presence of complex balancing mechanisms that require additional calculations, the choice of installation location, complicated installation using special technical means, additional maintenance, which reduces the maintainability of the installation as a whole .
Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности демпфирования (снижение) динамических нагрузок узлов и деталей устройства в крайних положениях штока, исключение скачков перегрузок, обеспечение плавности хода устьевого штока.The technical result of the invention is the provision of the possibility of damping (reduction) of the dynamic loads of the nodes and parts of the device in the extreme positions of the rod, eliminating jumps in overloads, ensuring a smooth stroke of the wellhead.
Технический результат изобретения достигается за счет того, что скважинно-насосная установка содержит станок-качалку для установки рядом со скважиной, насос с плунжером для установки в скважине, в верхней части плунжера образован устьевой шток, на верхней части которого закреплена подвижная часть электромагнита, охватываемая статорной частью электромагнита с обмоткой, при этом станок-качалка имеет балансир с поворотной головкой, которая связана посредством гибкой связи с устьевым штоком, причем балансир выполнен с возможностью замыкания электрической цепи обмотки электромагнита с возможностью возбуждения электромагнитной силы, воздействующей на подвижную часть электромагнита и направленной вдоль оси устьевого штока.The technical result of the invention is achieved due to the fact that the well-pump installation includes a rocking machine for installation near the well, a pump with a plunger for installation in the well, in the upper part of the plunger a wellhead rod is formed, on the upper part of which is fixed the movable part of the electromagnet covered by the stator part of an electromagnet with a winding, while the rocking machine has a balancer with a rotary head, which is connected through a flexible connection with the wellhead rod, and the balancer is made with the possibility of closing of the electric circuit of the electromagnet coil, with the excitation of the electromagnetic force acting on the movable part of the electromagnet and directed along the axis of the stem wellhead.
Кроме того, подвижная часть электромагнита может быть выполнена в виде стального сердечника.In addition, the movable part of the electromagnet can be made in the form of a steel core.
Кроме того, подвижная часть электромагнита и его статорная часть могут быть выполнены в виде разъемных полукольцевых блоков.In addition, the movable part of the electromagnet and its stator part can be made in the form of detachable semi-ring blocks.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показано предлагаемое устройство; на фиг.2 показан узел электромагнита с его подвижной и статорной частями, вынос А на фиг.1; на фиг.3 показан узел электромагнита с его подвижной и статорной частями, разрез Б-Б на фиг.2; на фиг.4 показан узел электромагнита с его подвижной и статорной частями, выполненными в виде разъемных полукольцевых блоков, вариант разреза Б-Б на фиг.2; на фиг.5 показана схема включения электромагнита.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows the proposed device; figure 2 shows the node of the electromagnet with its movable and stator parts, the takeaway A in figure 1; figure 3 shows the node of the electromagnet with its movable and stator parts, section BB in figure 2; figure 4 shows the node of the electromagnet with its movable and stator parts, made in the form of detachable half-ring blocks, a section view BB in figure 2; figure 5 shows a diagram of the inclusion of an electromagnet.
Скважинно-насосная установка содержит станок-качалку, которая включает в себя опорную раму 1, установленную на заранее подготовленном фундаменте 2 рядом со скважиной 3. На опорной раме 1 смонтированы редуктор 4 с приводным двигателем 5 и стойка 6 с качающимся балансиром 7, выполненным в виде двуплечей балки, на одном конце которой образована поворотная головка 8. На выходном валу редуктора 4 закреплен кривошип 9 с противовесом 10, при этом кривошип 9 подвижно соединен с шатуном 11, траверсой 12 и свободным концом балансира 7 (фиг.1).The downhole pumping unit includes a rocking machine, which includes a
Скважинно-насосная установка также содержит насос, установленный в скважине 3, включающий цилиндр 13, в нижней части которого образованы всасывающие клапаны 14, и плунжер 15 с нагнетательными клапанами 16, установленный внутри цилиндра 13 с возможностью возвратно-поступательного движения. В верхней части цилиндра 13 выполнены отверстия 17, а в верхней части плунжера 15 выполнены отверстия 18 для перепуска нефти в полость цилиндра 13 (фиг.1).The downhole pump installation also includes a pump installed in the well 3, including a cylinder 13, in the lower part of which suction valves 14 are formed, and a plunger 15 with pressure valves 16, mounted inside the cylinder 13 with the possibility of reciprocating motion. In the upper part of the cylinder 13, holes 17 are made, and in the upper part of the plunger 15, holes 18 are made for transferring oil into the cavity of the cylinder 13 (Fig. 1).
В верхней части плунжера 15 образован устьевой шток 19, связанный посредством гибкой связи 20, например тросовой, с поворотной головкой 8 балансира 7 станка-качалки. Устьевой шток 19 взаимодействует с электромагнитом, при этом на верхней части устьевого штока 19 закреплена подвижная часть электромагнита, выполненная в виде стального сердечника 21 цилиндрической формы (фиг.2). Сердечник 21 расположен внутри статорной части 22 электромагнита, выполненной в виде кольца, охватывающего с образованием кольцевого зазора 23 (фиг.3) стальной сердечник 21. Статорная часть 22 электромагнита установлена неподвижно на заранее подготовленном фундаменте 2.In the upper part of the plunger 15, a
Подвижная часть 21 и статорная часть 22 электромагнита могут быть выполнены с диаметральным разъемом 24, разделяющим их на составные полукольцевые блоки, соответственно 25, 26, 27 и 28 (фиг.4).The
Работает установка следующим образом.The installation works as follows.
При добыче нефти скважинный насос спускают в скважину 3 на колонне насосно-компрессорных труб и насосных штанг (не показаны). Плунжер 15 имеет возможность совершать поступательные перемещения вверх-вниз, следуя качанию балансира 7 станка-качалки. При перемещении плунжера 15 из крайнего нижнего положения вверх происходит всасывание нефти из скважины 3 в полость цилиндра 13 через открытые всасывающие клапаны 14. Из верхнего положения плунжер 15 опускается вниз, при этом всасывающие клапаны 14 цилиндра запираются, а нагнетательные клапаны 16 плунжера 15 открываются, обеспечивая перетекание нефти из полости цилиндра 13 в полость плунжера 15. При очередном перемещении плунжера 15 вверх процесс повторяется, вновь происходит заполнение нефтью полости цилиндра 13 через всасывающие клапаны 14. Далее, при очередном перемещении плунжера 15 вниз всасывающие клапаны 14 цилиндра 13 запираются, а нагнетательные клапаны 16 плунжера 15 открываются, через которые нефть из полости цилиндра 13 перетекает в полость плунжера 15. Таким образом, последующим перемещением плунжера 15 вверх-вниз избыток нефти через отверстия 18, 17 в верхней части плунжера 15 и цилиндра 13 заполняет скважину 3 и через отвод 29 в ее верхней части поступает в магистраль 30.During oil production, the well pump is lowered into the well 3 on a string of tubing and sucker rods (not shown). The plunger 15 has the ability to make translational movements up and down, following the swing of the balancer 7 of the rocking machine. When the plunger 15 is moved from its lowest position upward, oil is sucked from the borehole 3 into the cavity of the cylinder 13 through the open suction valves 14. From the upper position, the plunger 15 is lowered, while the suction valves 14 of the cylinder are closed and the discharge valves 16 of the plunger 15 open, providing the flow of oil from the cavity of the cylinder 13 into the cavity of the plunger 15. The next time the plunger 15 moves up, the process repeats, again the cavity of the cylinder 13 is filled with oil through the suction valves 14. Next , with the next movement of the plunger 15 down, the suction valves 14 of the cylinder 13 are closed, and the discharge valves 16 of the plunger 15 open, through which oil from the cavity of the cylinder 13 flows into the cavity of the plunger 15. Thus, the subsequent movement of the plunger 15 up and down excess oil through the holes 18 , 17 in the upper part of the plunger 15 and cylinder 13 fills the well 3 and through the branch 29 in its upper part enters the highway 30.
Введение в устройство электромагнита, приводимого в действие в определенные моменты, позволяет существенным образом изменить силовую нагрузку узлов и деталей насосной установки.Introduction to the device of an electromagnet driven at certain points, allows you to significantly change the power load of the nodes and parts of the pumping unit.
Анализ движения, совершаемого плунжером 15 насоса в процессе его работы, показывает, что в короткие промежутки времени при прохождении крайней нижней точки вся масса подвески устьевого штока 19 (плунжер 15 и подаваемая в магистраль нефть, находящаяся выше плунжера 15) испытывает двукратную перегрузку, передаваемую через устьевой шток 19 на все силовые узлы и детали станка-качалки из-за максимального ускорения в этой зоне.An analysis of the movement made by the pump plunger 15 during its operation shows that, at short intervals when passing the lowest point, the entire mass of the suspension of the wellhead rod 19 (plunger 15 and oil supplied to the line above the plunger 15) experiences a double overload transmitted through
Введение в установку электромагнита, статорная часть 22 которого опирается на фундамент 2, а подвижная часть 21 закреплена на устьевом штоке 19, позволяет в крайней нижней зоне движения плунжера 15 своевременным включением электромагнита создать противодействующую демпфирующую силу на устьевой шток 19, снимая избыток нагрузки с узлов и деталей станка-качалки и передавая ее на фундамент 2. Включение и выключение электромагнита осуществляется, преимущественно, концевыми выключателями 31, установленными, например, на стойке 6 и замыкаемыми перемещением балансира 7. Схема включения электромагнита показана на фиг.5. При этом данная схема является не единственным вариантом замыкания цепи.Introduction to the installation of an electromagnet, the
Балансир 7, перемещаясь по направлению стрелки 32, в момент повышения ускорения концевым выключателем 31 замыкает силовую цепь электромагнита, возбуждая индукционную обмотку 33, при этом возникает электромагнитная сила 34, воздействующая на подвижную часть электромагнита - стальной сердечник 21, заключенный на устьевом штоке 19.The balancer 7, moving in the direction of the
Электромагнитная сила 34 направлена против действия массовых сил 35 устройства и существенно снижает их, а реакция от воздействия электромагнитной силы статорной частью 22 электромагнита передается на фундамент 2. Выключение электромагнита в нужный момент осуществляется аналогично включению.The
Введение в устройство диаметральных разъемов подвижной части и статорной части электромагнита (фиг.5), разделяющих их на составные полукольцевые блоки 25, 26, 27, 28 не ухудшает работу устройства, но повышает его эксплуатационные характеристики, обеспечивая удобство монтажа и демонтажа электромагнита, при необходимости не демонтируя насос из скважины 3.The introduction into the device of the diametrical connectors of the moving part and the stator part of the electromagnet (Fig. 5), dividing them into
Таким образом, предлагаемое устройство позволяет существенно сгладить скачки перегрузок, действующих на всю систему силовых узлов, соединенных с устьевым штоком при прохождении балансиром крайних положений за счет создания демпфирующей электромагнитной силы, противодействующей инерционным массовым нагрузкам - устьевого штока 19, плунжера 15 и столба подаваемой нефти, что, несомненно, повышает надежность работы устройства и увеличивает ресурс его работы.Thus, the proposed device can significantly smooth out the jumps of overloads acting on the entire system of power units connected to the wellhead rod when the balancer passes through the extreme positions by creating a damping electromagnetic force that counteracts inertial mass loads -
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012103698/06A RU2493433C1 (en) | 2012-02-03 | 2012-02-03 | Oil well pumping unit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012103698/06A RU2493433C1 (en) | 2012-02-03 | 2012-02-03 | Oil well pumping unit |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012103698A RU2012103698A (en) | 2013-08-10 |
RU2493433C1 true RU2493433C1 (en) | 2013-09-20 |
Family
ID=49159234
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012103698/06A RU2493433C1 (en) | 2012-02-03 | 2012-02-03 | Oil well pumping unit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2493433C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2686767C1 (en) * | 2017-11-28 | 2019-04-30 | Дмитрий Валерьевич Хачатуров | Method and system for damping submersible pump plant with linear inverter electric motor |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1384827A1 (en) * | 1985-11-22 | 1988-03-30 | Азербайджанский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности | Sucker-rod well pump unit |
RU1790737C (en) * | 1989-08-16 | 1993-01-23 | Ю.В.Тулаев | Well sucker-rod pump operation control device |
RU1809166C (en) * | 1991-01-11 | 1993-04-15 | Г.И.Сабиров, А.Б.Моисеенко, М.Д.Валеев, Г.И.Богомольный и Ф.А,Каменщиков | Method for starting sucker-rod well pump plant |
US6213722B1 (en) * | 1996-03-29 | 2001-04-10 | Davor Jack Raos | Sucker rod actuating device |
-
2012
- 2012-02-03 RU RU2012103698/06A patent/RU2493433C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1384827A1 (en) * | 1985-11-22 | 1988-03-30 | Азербайджанский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности | Sucker-rod well pump unit |
RU1790737C (en) * | 1989-08-16 | 1993-01-23 | Ю.В.Тулаев | Well sucker-rod pump operation control device |
RU1809166C (en) * | 1991-01-11 | 1993-04-15 | Г.И.Сабиров, А.Б.Моисеенко, М.Д.Валеев, Г.И.Богомольный и Ф.А,Каменщиков | Method for starting sucker-rod well pump plant |
US6213722B1 (en) * | 1996-03-29 | 2001-04-10 | Davor Jack Raos | Sucker rod actuating device |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2686767C1 (en) * | 2017-11-28 | 2019-04-30 | Дмитрий Валерьевич Хачатуров | Method and system for damping submersible pump plant with linear inverter electric motor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012103698A (en) | 2013-08-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10260497B2 (en) | Power unit of hydraulic pumping unit and corresponding hydraulic pumping unit | |
EP0890025B1 (en) | Sucker rod pump actuating device | |
CA2697984C (en) | Artificial lift mechanisms | |
CN202866762U (en) | Hydraulic oil pumping machine | |
CN201091059Y (en) | Permanent magnetism linear motor for well | |
CN100410535C (en) | Fishable linear motor reciprocating pump | |
RU2493433C1 (en) | Oil well pumping unit | |
CA2654673C (en) | Artificial lift structures | |
CN102182429B (en) | Air balance hydraulic pumping unit for offshore platform | |
RU2499158C1 (en) | Borehole pump unit | |
RU115021U1 (en) | WELL PUMP INSTALLATION | |
CN201546684U (en) | Rodless oil production system driven by downhole rotating motor | |
RU119040U1 (en) | WELL PUMP INSTALLATION | |
RU2351802C1 (en) | Well rod pump drive | |
CN101307685A (en) | Long stroke hydraulic pumping unit | |
CN203879467U (en) | Liquid gravity transfer driving lever-type pumping unit | |
CN202483525U (en) | Self-balancing double-horse-head gear drive pumping unit | |
CN202284463U (en) | Crank-slider type pumping unit | |
RU176488U1 (en) | Ball screw drive sucker rod pump | |
CN205117298U (en) | Hold and draw hydro -cylinder hydraulic pumping unit | |
CN201246145Y (en) | Double-well linkage type oil pumping machine | |
RU2640309C2 (en) | Long-stroke beam-balanced drive of sucker-rod pump | |
RU69937U1 (en) | DRIVE FOR DEPTH PUMP BODY INSTALLATION | |
RU2695163C1 (en) | Submersible rod-type pump unit | |
RU2778764C1 (en) | Pumping unit for oil production |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140204 |