RU2547674C1

RU2547674C1 - Oil well pump drive

Info

Publication number: RU2547674C1
Application number: RU2014116472/06A
Authority: RU
Inventors: Азат Атласович Саитов; Илгизяр Гаптнурович Шамсутдинов; Наталья Викторовна Федосеенко; Владимир Михайлович Валовский
Original assignee: Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина
Priority date: 2014-04-23
Filing date: 2014-04-23
Publication date: 2015-04-10

Abstract

FIELD: oil-and-gas industry.

SUBSTANCE: pump drive contains an engine, a reducer, a mechanism converting the rotary into the reciprocating motion. The latter comprises the driving and driven pulleys overlapped by a continuous flexible link connected with the carriage connected to the counterbalance connected through a flexible link with a rod suspension unit. Axes of the converting mechanism, of the counterbalance and the flexible link are located near the same vertical plane. The top driven pulley is installed in the housing with a possibility of rotation and limited movement along the axis of the converting mechanism. The tension mechanism consisting of a mobile housing with an axle of the pulley installed on a longitudinal skid of the housing and connected to a pusher, is used to adjust the tension of the continuous flexible link. The tension mechanism pusher is designed as hydraulic pair cylinder - piston the mobile part of which supports the housing of the top pulley. The tension mechanism is designed as a hydraulic plunger or a piston pump interconnected through the delivery valve with the pusher cylinder which is interconnected with the feeding vessel interconnected through the suction valve with the pump. The mobile part of the latter is fitted with a weight which is selected with a possibility of movement of the pusher mobile part when the tension of the continuous flexible link falls below the selected tension value. Service life of the flexible link and the drive in general is increased, and also dynamic loads of the borehole equipment are decreased.

EFFECT: labour input and costs of service of the drive are decreased.

3 dwg

Description

Изобретение относится к техническим средствам для подъема жидкости из скважин и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности для добычи нефти скважинными штанговыми насосами.The invention relates to technical means for lifting liquid from wells and can be used in the oil industry for oil production by sucker rod pumps.

Известен привод скважинного штангового насоса (патент RU №2200876, МПК F04B 47/02, опубл. 20.03.2003, бюл. №8), содержащий установленную на основании раму и размещенные на ней двигатель, механизм преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное, включающий ведущий шкив и криволинейный направляющий элемент с постоянным радиусом кривизны, охваченный гибким непрерывным звеном, связанным с кареткой, соединенной с противовесом, установленным в направляющих и связанным через гибкое звено с колонной штанг, при этом противовес выполнен сборным, состоящим из основного противовеса, нормализующего работу привода насоса, снабженного штангами минимального сечения и спущенного на минимальную глубину скважины, и дополнительных противовесов, выполненных с возможностью размещения их массы симметрично относительно оси симметрии плоскости гибкого непрерывного звена на основном противовесе, при этом суммарный центр тяжести расположен в непосредственной близости от этой плоскости, а гибкое звено, связывающее противовес с колонной штанг, размещено с образованием четного числа параллельных ветвей, узлы соединения ветвей гибкого звена с противовесом размещены попарно симметрично относительно оси симметрии гибкого звена за пределами его контура, при этом узлы соединения гибкого звена с противовесом и узлом подвески штанг выполнены с обеспечением одинакового натяжения всех ветвей гибкого звена, а рама снабжена колесами и дополнительным приводом и выполнена с возможностью фиксации относительно основания в любых положениях, а колеса установлены с возможностью взаимодействия с направляющими, и дополнительную раму, соединенную с основной рамой с возможностью перемещения в направлении оси симметрии контура гибкого непрерывного звена, проходящей через ведущий и криволинейный направляющий элемент преобразующего механизма, причем соединение выполнено с возможностью фиксации дополнительной рамы относительно основной в любом положении, при этом гибкое звено, связывающее противовес с колонной штанг, выполнено замкнутым.A well-known drive of a sucker-rod pump (patent RU No. 2200876, IPC F04B 47/02, publ. March 20, 2003, bull. No. 8), comprising a motor mounted on the base and placed on it, a mechanism for converting rotational motion into reciprocating, including a drive pulley and a curved guide element with a constant radius of curvature, covered by a flexible continuous link connected to a carriage connected to a counterweight installed in the guides and connected through a flexible link with a rod string, while the counterweight is made one, consisting of the main counterweight, normalizing the operation of the pump drive, equipped with rods of the minimum cross section and lowered to the minimum depth of the well, and additional counterweights made with the possibility of placing their mass symmetrically with respect to the axis of symmetry of the plane of the continuous continuous link on the main counterweight, with the total center of gravity located in close proximity to this plane, and the flexible link connecting the counterweight to the rod string is placed with the formation of an even number of steam of the branch branches, the nodes of the connection of the branches of the flexible link with the counterweight are placed pairwise symmetrically with respect to the axis of symmetry of the flexible link outside its contour, while the nodes of the connection of the flexible link with the counterweight and the suspension node of the rods are made to ensure the same tension of all branches of the flexible link, and the frame is equipped with wheels and an additional drive and is made with the possibility of fixing relative to the base in any positions, and the wheels are installed with the possibility of interaction with the guides, and an additional frame, United with the main frame with the ability to move in the direction of the axis of symmetry of the contour of a flexible continuous link passing through the leading and curved guide element of the transforming mechanism, the connection being made with the possibility of fixing the additional frame relative to the main frame in any position, while the flexible link connecting the counterweight to the rod string is closed.

Наиболее близким по технической сущности является привод скважинного штангового насоса (патент US №4916959, Int. C1. 4 В66B 5/26, опубл. 17.04.1990), содержащий установленные на основании на единой раме с корпусом двигатель, механизм, преобразующий вращательное движение в возвратно-поступательное, включающий ведущий и ведомые шкивы, охваченные непрерывным гибким звеном, связанным с кареткой, соединенной с противовесом, установленным в направляющих корпуса и связанным через гибкое звено с узлом подвески штанг, причем оси преобразующего механизма, противовеса и гибкого звена находятся вблизи одной вертикальной плоскости, а верхний (ведомый) шкив установлен в корпусе с возможностью вращения и ограниченного перемещения вдоль оси преобразующего механизма для регулирования натяжения непрерывного гибкого звена.The closest in technical essence is the drive of a borehole sucker-rod pump (US patent No. 4916959, Int. C1. 4 B66B 5/26, publ. 04/17/1990), containing mounted on the basis of a single frame with the body of the engine, a mechanism that converts rotational motion into reciprocating, including driving and driven pulleys, covered by a continuous flexible link associated with a carriage connected to a counterweight installed in the guides of the housing and connected through a flexible link with the node of the suspension rods, and the axis of the converting mechanism against weight and flexible link are located near the same vertical plane, and the upper (driven) pulley mounted in the housing rotatably and axially limited movement converting mechanism for adjusting the tension of a continuous flexible member.

Однако известные устройства имеют следующие недостатки:However, known devices have the following disadvantages:

- во-первых, натяжение непрерывного гибкого звена регулируется периодически с участием обслуживающего персонала, что приводит к образованию провиса (ослабления) гибкого звена между регулировками, из-за чего возникают динамические нагрузки в преобразующем механизме, сокращающие срок службы гибкого звена и всей установки или приводящие к более частому регулированию натяжения, что существенно повышает затраты на обслуживание;- firstly, the tension of the continuous flexible link is regulated periodically with the participation of staff, which leads to the formation of sagging (weakening) of the flexible link between the adjustments, which causes dynamic loads in the conversion mechanism, reducing the service life of the flexible link and the entire installation or leading to more frequent tension control, which significantly increases maintenance costs;

- во-вторых, для оптимального натяжения гибкого звена обслуживающему персоналу необходимо определить величину натяжения с использованием специальных устройств и приборов, что приводит к дополнительным вложениям;- secondly, for optimal tension of the flexible link for maintenance personnel, it is necessary to determine the magnitude of the tension using special devices and devices, which leads to additional investments;

- в-третьих, для регулирования натяжения гибкого звена обслуживающим персоналом необходимо остановить привод, что приводит к потерям добываемой продукции, а также затратам рабочего времени обслуживающего персонала;- thirdly, to regulate the tension of the flexible link by maintenance personnel, it is necessary to stop the drive, which leads to losses of the products being produced, as well as the cost of working time of the maintenance personnel;

- в-четвертых, регулирование обслуживающим персоналом натяжения гибкого звена происходит при расположении противовеса на технологических упорах с возможностью последующего подъема противовеса для снятия с упоров, что приводит к чрезмерному натяжению одного участка гибкого звена при недостаточном натяжении другого и является причиной его преждевременного выхода из строя.- fourthly, the maintenance personnel adjust the tension of the flexible link when the counterweight is located on the technological stops with the possibility of subsequent lifting of the counterweight for removal from the stops, which leads to excessive tension of one section of the flexible link with insufficient tension of the other and is the reason for its premature failure.

Техническими задачами изобретения являются увеличение срока службы гибкого звена и привода в целом, а также уменьшение динамических нагрузок на скважинное оборудование установки скважинного штангового насоса, сокращение трудоемкости и затрат на обслуживание привода за счет исключения работ по регулированию натяжения гибкого звена преобразующего механизма обслуживающим персоналом и автоматического поддержания его постоянного натяжения.The technical objectives of the invention are to increase the service life of the flexible link and the drive as a whole, as well as reducing the dynamic loads on the downhole equipment of a downhole sucker rod pump installation, reducing the labor input and maintenance costs of the drive by eliminating the work of adjusting the tension of the flexible link of the converting mechanism by maintenance personnel and automatically maintaining its constant tension.

Поставленные технические задачи решаются приводом скважинного штангового насоса, содержащим установленные на основании на раме с корпусом двигатель, редуктор, механизм, преобразующий вращательное движение в возвратно-поступательное, включающий ведущий и ведомый шкивы, охваченные непрерывным гибким звеном, связанным с кареткой, соединенной с противовесом, установленным в направляющих корпуса и связанным через гибкое звено с узлом подвески штанг, причем оси преобразующего механизма, противовеса и гибкого звена находятся вблизи одной вертикальной плоскости, а верхний (ведомый) шкив установлен в корпусе с возможностью вращения и ограниченного перемещения вдоль оси преобразующего механизма для регулирования натяжения непрерывного гибкого звена при помощи натяжного механизма, состоящего из подвижного корпуса с осью шкива, установленного на продольных салазках корпуса и соединенного с толкателем.The stated technical problems are solved by a borehole sucker-rod pump drive, comprising an engine, a gearbox, a mechanism that converts rotational motion into reciprocating, including a driving and driven pulleys covered by a continuous flexible link associated with a carriage connected to a counterweight, mounted on a base on a frame with a housing, installed in the guides of the housing and connected through a flexible link with the node suspension rods, and the axis of the converting mechanism, the counterweight and the flexible link are close to one the vertical plane, and the upper (driven) pulley is mounted in the housing with the possibility of rotation and limited movement along the axis of the converting mechanism for adjusting the tension of the continuous flexible link using the tensioning mechanism, consisting of a movable housing with a pulley axis mounted on the longitudinal slides of the housing and connected to the pusher .

Новым является то, что толкатель натяжного механизма выполнен в виде гидравлической пары цилиндр-поршень, подвижная часть которой подпирает корпус верхнего шкива, натяжной механизм выполнен в виде гидравлического плунжерного или поршневого насоса, сообщенного через нагнетательный клапан с цилиндром толкателя, который сообщен через запорное устройство с питательной емкостью, сообщенной через всасывающий клапан с насосом, подвижная часть которого снабжена грузом, подобранным с возможностью ее перемещения и соответственно перемещения подвижной части толкателя при ослаблении натяжения непрерывного гибкого звена ниже выбранной величины усилия натяжения.New is that the pusher of the tensioning mechanism is made in the form of a hydraulic cylinder-piston pair, the movable part of which supports the upper pulley case, the tensioning mechanism is made in the form of a hydraulic plunger or piston pump communicated through a pressure valve with a pusher cylinder, which is communicated through a locking device with a nutrient tank communicated through a suction valve with a pump, the movable part of which is provided with a load selected with the possibility of its movement and, accordingly, movement the movable part of the pusher when the tension of the continuous flexible link is weakened below the selected value of the tension force.

На фиг. 1 схематично изображен привод скважинного штангового насоса, вид сбоку; на фиг. 2 - то же, вид А по фиг. 1; на фиг. 3 - схема натяжного механизма привода.In FIG. 1 schematically shows a drive of a borehole sucker rod pump, side view; in FIG. 2 is the same, view A of FIG. one; in FIG. 3 is a diagram of a drive tension mechanism.

Привод скважинного штангового насоса, содержащий установленные на основании 1 (фиг. 1) на раме 2 с корпусом 3 двигатель 4, редуктор 5, механизм, преобразующий вращательное движение в возвратно-поступательное, включающий ведущий 6 (фиг. 2) и ведомый 7 шкивы, например, звездочки или зубчатые шкивы, или т.п., охваченные непрерывным гибким звеном 8, например, цепью или зубчатым ремнем, или т.п., связанным с кареткой 9, соединенной с противовесом 10, установленным в направляющих 11 корпуса 3 (фиг. 1) и связанным через гибкое звено 12, например, транспортерную ленту или канат, или т.п. с узлом подвески штанг 13, причем ось 14 преобразующего механизма, ось 15 противовеса 10 и ось 16 гибкого звена 12 находятся вблизи одной вертикальной плоскости 17, а верхний (ведомый) шкив 7 (фиг. 2) установлен в корпусе 3 (фиг. 1) с возможностью вращения и ограниченного перемещения вдоль оси 14 преобразующего механизма для регулирования натяжения непрерывного гибкого звена 8 (фиг. 2) при помощи натяжного механизма, состоящего из подвижного корпуса 18 (фиг. 3) с осью 19 (фиг. 1) шкива 7 (фиг. 3), установленного на продольных салазках 20 (фиг. 1) корпуса 3 и соединенного с толкателем 21 (фиг. 3). Толкатель 21 натяжного механизма выполнен в виде гидравлической пары цилиндр 22 - поршень 23, подвижная часть которой подпирает корпус 18 верхнего шкива 7. Подвижной частью толкателя может быть или цилиндр 22, или поршень 23. Натяжной механизм выполнен в виде гидравлического плунжерного или поршневого насоса 24, сообщенного через нагнетательный клапан 25 с цилиндром 22 толкателя 21, который сообщен через запорное устройство 26 с питательной емкостью 27, сообщенной через всасывающий клапан 28 с насосом 24, подвижная часть, цилиндр 29 или плунжер (поршень) 30 которого снабжена грузом 31, подобранным с возможностью ее перемещения и соответственно перемещения подвижной части толкателя 21 при ослаблении натяжения непрерывного гибкого звена 8 (фиг. 2) ниже выбранной величины усилия натяжения. Насос 24 может быть расположен вертикально, как на фиг. 3, горизонтально или под другим углом (на фигурах не показаны) с вертикальным расположением груза 31, действующего через рычаг 32, как на фиг.3, полиспаст (на фигурах не показаны) или другие аналогичные системы. В качестве груза 31 могут быть использованы металлические утяжелители, емкость с жидкостью или др.A downhole sucker-rod pump drive, comprising an engine 4, a gearbox 5, a mechanism that converts rotational motion into reciprocating, including a leading 6 (Fig. 2) and driven 7 pulleys, mounted on the base 1 (Fig. 1) on the frame 2 with the casing 3, for example, sprockets or toothed pulleys, or the like, covered by a continuous flexible link 8, for example, a chain or toothed belt, or the like, connected to a carriage 9 connected to a counterweight 10 mounted in the guides 11 of the housing 3 (FIG. . 1) and connected through a flexible link 12, for example, conveyor belt y or rope, or the like with the node suspension rods 13, and the axis 14 of the converting mechanism, the axis 15 of the counterweight 10 and the axis 16 of the flexible link 12 are located near the same vertical plane 17, and the upper (driven) pulley 7 (Fig. 2) is installed in the housing 3 (Fig. 1) with the possibility of rotation and limited movement along the axis 14 of the conversion mechanism for adjusting the tension of the continuous flexible link 8 (Fig. 2) using a tensioning mechanism consisting of a movable housing 18 (Fig. 3) with the axis 19 (Fig. 1) of the pulley 7 (Fig. . 3) mounted on the longitudinal slide 20 (Fig. 1) of the housing 3 and connected of the follower 21 (FIG. 3). The pusher 21 of the tensioning mechanism is made in the form of a hydraulic pair of a cylinder 22 - a piston 23, the movable part of which supports the upper pulley housing 18. The movable part of the pusher can be either a cylinder 22 or a piston 23. The tensioning mechanism is made in the form of a hydraulic plunger or piston pump 24, communicated through the discharge valve 25 with the cylinder 22 of the pusher 21, which is communicated through the locking device 26 with the feed tank 27, communicated through the suction valve 28 with the pump 24, the movable part, the cylinder 29 or the plunger (piston) 3 0 which is equipped with a load 31, selected with the possibility of its movement and, accordingly, the movement of the movable part of the pusher 21 when the tension of the continuous flexible link 8 (Fig. 2) is weakened below the selected value of the tension force. Pump 24 may be located vertically, as in FIG. 3, horizontally or at a different angle (not shown in the figures) with a vertical arrangement of the load 31, acting through the lever 32, as in figure 3, pulley block (not shown in the figures) or other similar systems. As the load 31 can be used metal weighting agents, a container with a liquid, etc.

Работа устройства осуществляется следующим образом.The operation of the device is as follows.

Возле устья скважины устанавливается основание 1 (фиг. 1) привода. Основание 1 может быть в виде фундаментной плиты в случае стационарного размещения привода или саней (на фигурах не показаны) - в случае передвижного (мобильного) варианта привода. На основании 1 монтируется привод в сборе. Колонна штанг установки скважинного штангового насоса (на фигурах не показана) подвешивается на узел подвески штанг 13 привода.Near the wellhead is installed base 1 (Fig. 1) of the drive. The base 1 can be in the form of a foundation plate in the case of stationary placement of the drive or sled (not shown in the figures) - in the case of a mobile (mobile) version of the drive. On the basis of 1 mounted drive assembly. The column of the rods of the installation of the downhole sucker rod pump (not shown in the figures) is suspended on the suspension unit of the rods 13 of the drive.

После включения двигателя 4 (фиг. 1) вращение через редуктор 5 передается на ведущий шкив 6 (фиг. 2) преобразующего механизма, который тянет непрерывное замкнутое гибкое звено 8, допустим, вниз. Связанная с гибким звеном 8 каретка 9, соединенная с противовесом 10, оснащенная колесами 33, движется также вниз по направляющим 11 корпуса 3 (фиг. 1), а связанный с противовесом 10 (фиг. 2) через гибкое звено 12 (фиг. 1) узел подвески штанг 13 поднимается вверх, соответственно поднимая колонну штанг с плунжером скважинного штангового насоса (на фигурах не показаны). При достижении кареткой 9 (фиг. 2) преобразующего механизма крайнего нижнего положения происходит переход с хода вниз противовеса 10 на ход вверх за счет перехода каретки 9, оснащенной колесами 34, по направляющим 35 с одной ветви гибкого звена 8 на другую происходит преобразование вращательного движения ведущего шкива 6 в возвратно-поступательное противовеса 10. Соответственно при этом происходит изменение направления движения узла подвески штанг 13 (фиг. 1) с хода вверх на ход вниз. То же самое происходит при переходе каретки 9 (фиг. 2) через крайнее верхнее положение - только с хода вниз на ход вверх узла подвески штанг 13 (фиг. 1).After turning on the engine 4 (Fig. 1), the rotation through the gearbox 5 is transmitted to the drive pulley 6 (Fig. 2) of the conversion mechanism, which pulls the continuous closed flexible link 8, for example, down. The carriage 9 connected to the flexible link 8, connected to the counterweight 10, equipped with wheels 33, also moves down the guides 11 of the housing 3 (Fig. 1), and connected to the counterweight 10 (Fig. 2) through the flexible link 12 (Fig. 1) the rod suspension unit 13 rises, respectively, raising the rod string with the plunger of the downhole sucker rod pump (not shown in the figures). When the carriage 9 (Fig. 2) reaches the transforming mechanism to its lowest position, the transition from the downward movement of the counterweight 10 to the upward movement occurs due to the transition of the carriage 9, equipped with wheels 34, along the guides 35 from one branch of the flexible link 8 to another, the rotation of the leading pulley 6 in the reciprocating counterweight 10. Accordingly, there is a change in the direction of movement of the suspension unit of the rods 13 (Fig. 1) from up to down. The same thing happens when the carriage 9 (Fig. 2) passes through the extreme upper position - only from downward to upward travel of the rod suspension unit 13 (Fig. 1).

Для снижения нагрузок на элементы преобразующего механизма, в частности на гибкое звено 8 (фиг. 2), оси 14 (фиг. 1) преобразующего механизма, 15 противовеса 10 и 16 гибкого звена 12 расположены вблизи одной вертикальной плоскости 17.To reduce the loads on the elements of the converting mechanism, in particular on the flexible link 8 (Fig. 2), the axis 14 (Fig. 1) of the converting mechanism, 15 counterweights 10 and 16 of the flexible link 12 are located near one vertical plane 17.

Рама 2 (фиг. 1) может быть жестко присоединена к корпусу 3 или может регулироваться (на фигурах не показано) относительно корпуса 3 в зависимости от требований технологичности сборки привода.The frame 2 (Fig. 1) can be rigidly attached to the casing 3 or can be adjusted (not shown in the figures) relative to the casing 3 depending on the manufacturability requirements of the drive assembly.

Во время эксплуатации привода гибкое звено 8 (фиг. 2) под действием циклической нагрузки и вследствие износа будет удлиняться, поэтому в конструкции привода для исключения влияния человеческого фактора и поддержания постоянного натяжения гибкого звена 8 предусмотрено автоматическое натяжение гибкого звена 8 путем перемещения верхнего (ведомого) шкива 7 вдоль оси 14 (фиг. 1) преобразующего механизма с помощью натяжного механизма по мере ослабления гибкого звена 8 (фиг.2) на величину ослабления.During operation of the drive, the flexible link 8 (Fig. 2) will be lengthened under the influence of cyclic loading and due to wear, therefore, in the drive design to exclude the influence of the human factor and maintain constant tension of the flexible link 8, automatic tension of the flexible link 8 is provided by moving the upper (follower) pulley 7 along the axis 14 (Fig. 1) of the converting mechanism using the tensioning mechanism as the flexible link 8 is weakened (Fig. 2) by the amount of attenuation.

Натяжной механизм работает следующим образом. Когда каретка 9 (фиг. 2) переходит через крайнее нижнее положение, происходит натяжение всего гибкого звена 8, т.е. гибкое звено 8 полностью равномерно нагружается тяговым усилием от нижнего (ведущего) шкива 6. По мере хода каретки 9 с противовесом 10 вверх нагруженный участок гибкого звена 8 уменьшается от максимальной, полной длины замкнутого гибкого звена 8, после перехода каретки 9 через крайнее нижнее положение, до минимальной длины при подходе каретки 9 к крайнему нижнему положению при ходе вниз, последующем за ходом вверх каретки 9 с противовесом 10. Ненагруженный участок гибкого звена 8 расслаблен. Во время нахождения каретки 9 с противовесом 10 на прямолинейном участке хода вниз происходит ослабление большего участка гибкого звена 8. Натяжение в этом участке будет наиболее эффективным, чем в остальных положениях каретки 9 с противовесом 10, так как на верхний шкив 7 действует разная нагрузка при ходе вверх и ходе вниз противовеса 10, отличающаяся величиной силы, действующей от веса противовеса 10, т.е. при ходе вниз на узел верхнего шкива 7 нагрузка от веса противовеса 10 не действует. На приводе ПЦ 60-3-0,5/2,5 производства Бугульминского механического завода при ходе вверх противовеса привода нагрузка на натяжной механизм будет порядка 76500 Н, а при ходе вниз - 3950 Н. Вес груза 31 (фиг. 3) натяжного механизма подобран таким образом, что срабатывание происходит именно в этом участке хода вниз каретки 9 (фиг. 2). В других положениях каретки 9 потребовался бы существенно больший вес груза 31 (фиг. 3), что привело бы к чрезмерному натяжению гибкого звена 8 на прямолинейном участке хода вниз противовеса 10.The tension mechanism operates as follows. When the carriage 9 (Fig. 2) passes through the lowest position, the entire flexible link 8 is tensioned, i.e. the flexible link 8 is fully uniformly loaded by pulling force from the lower (leading) pulley 6. As the carriage 9 moves with the counterweight 10 upward, the loaded portion of the flexible link 8 decreases from the maximum, full length of the closed flexible link 8, after the carriage 9 passes through the lowest position, to a minimum length when approaching the carriage 9 to its lowest position during the downward stroke, following the upward movement of the carriage 9 with the counterweight 10. The unloaded portion of the flexible link 8 is relaxed. While the carriage 9 with the counterweight 10 is in the straight section of the downward stroke, the larger portion of the flexible link 8 is weakened. The tension in this section will be more effective than in the other positions of the carriage 9 with the counterweight 10, since the different pulley 7 acts on the upper pulley up and down travel of the counterweight 10, characterized by the magnitude of the force acting on the weight of the counterweight 10, i.e. when moving down on the upper pulley assembly 7, the load from the weight of the counterweight 10 does not work. On the drive PC 60-3-0.5 / 2.5 produced by the Bugulma Mechanical Plant, the load on the tension mechanism will be about 76500 N during the upward travel of the drive, and 3950 N during the downward stroke. Weight of the load 31 (Fig. 3) of the tension mechanism selected in such a way that the operation occurs precisely in this section of the downward movement of the carriage 9 (Fig. 2). In other positions of the carriage 9, a significantly larger weight of the load 31 would be required (Fig. 3), which would lead to excessive tension of the flexible link 8 in a straight section of the downward movement of the counterweight 10.

Исходя из изложенного, вес груза 31 (фиг. 3) подбирается таким, чтобы усилия на подвижной части 23 толкателя 21 было достаточно для поднятия суммарного веса узла верхнего шкива 7 (фиг. 3), расслабленной части гибкого звена 8 (фиг. 2) и натяжного механизма, а также для преодоления потерь на трение в узлах натяжного механизма и в салазках 20 (фиг. 1). Для приведенного в качестве примера привода ПЦ 60-3-0,5/2,5 суммарный вес составляет порядка 3950 Н без учета потерь в натяжном механизме. При настройке натяжного механизма предварительно на подвижную часть насоса 24, например, на плунжер (поршень) 30 или на цилиндр 29 (на фигурах не показан), подвешивается груз 31 весом, равным теоретически подсчитанному, который составляет 197,5 Н для натяжного механизма с гидравлическим передаточным числом, принятым равным - 2, и механическим передаточным числом 10 рычага 32. Далее усилие натяжения толкателя 21 (фиг. 2) корректируется с целью максимального приближения к выбранной величине усилия натяжения гибкого звена 8. Возможны несколько равнозначных методик определения усилия натяжения гибкого звена 8. Например, проверкой величины провиса гибкого звена 8 при остановленном приводе в положении каретки 9 с противовесом 10 на прямолинейном участке хода вниз или по показаниям съемного или стационарного манометра 36 (фиг. 3), сообщающегося с полостью цилиндра 22 толкателя 21, на работающем приводе или другими методами. В качестве примера представим методику корректировки с помощью манометра 36. После начала работы привода с натяжным механизмом показания манометра 36 должны меняться в диапазоне 0,5-9,7 МПа при диаметре поршня толкателя, равном 100 мм. При корректировке принципиально нижнее значение манометра 36. Если нижнее значение показания манометра 36 будет ниже значения 0,5 МПа, то веса груза 31 недостаточно и гибкое звено - цепь не натянута, если больше, то вес груза 31 больше требуемого - цепь перетянута. Усилие натяжения корректируется изменением веса груза 31 или изменением длины плеч рычага 32, или другими способами. Вес груза 31 не зависит от величины перемещения верхнего шкива 7. При нахождении каретки 9 с противовесом 10 в остальных участках гибкое звено 8 натягиваться не будет - веса груза 31 недостаточно.Based on the foregoing, the weight of the load 31 (Fig. 3) is selected so that the force on the movable part 23 of the pusher 21 is sufficient to raise the total weight of the node of the upper pulley 7 (Fig. 3), the relaxed part of the flexible link 8 (Fig. 2) and tensioning mechanism, as well as to overcome friction losses in the nodes of the tensioning mechanism and in the slide 20 (Fig. 1). For the PC-drive 60-3-0.5 / 2.5 given as an example, the total weight is about 3950 N, without taking into account losses in the tensioning mechanism. When adjusting the tension mechanism previously to the movable part of the pump 24, for example, to a plunger (piston) 30 or to cylinder 29 (not shown in the figures), the load 31 is suspended with a weight equal to theoretically calculated, which is 197.5 N for a tension mechanism with hydraulic the gear ratio, taken equal to - 2, and the mechanical gear ratio 10 of the lever 32. Next, the tension force of the pusher 21 (Fig. 2) is adjusted in order to maximize approximation to the selected value of the tension force of the flexible link 8. Possible are somewhat equivalent methods for determining the tension force of the flexible link 8. For example, by checking the sag of the flexible link 8 when the drive is stopped in the position of the carriage 9 with a counterweight 10 in a straight section of the down stroke or according to the readings of a removable or stationary pressure gauge 36 (Fig. 3), communicating with the cylinder cavity 22 pushers 21, on a working drive or other methods. As an example, we will present a correction technique using a manometer 36. After the drive starts to work with a tensioning mechanism, the readings of manometer 36 should vary in the range of 0.5–9.7 MPa with a piston piston diameter of 100 mm. When adjusting, the fundamentally lower value of the pressure gauge 36. If the lower value of the pressure gauge 36 is below the value of 0.5 MPa, then the weight of the load 31 is not enough and the flexible link - the chain is not stretched, if more, then the weight of the load 31 is more than the required - the chain is tightened. The tension force is adjusted by changing the weight of the load 31 or by changing the length of the shoulders of the lever 32, or in other ways. The weight of the load 31 does not depend on the amount of movement of the upper pulley 7. When the carriage 9 with the counterweight 10 is in the remaining sections, the flexible link 8 will not be stretched - the weight of the load 31 is not enough.

Салазки 20 позволяют корпусу 18 (фиг. 3) натяжного механизма перемещаться только вдоль оси 14 (фиг. 1) преобразующего механизма.The slide 20 allows the housing 18 (Fig. 3) of the tensioning mechanism to move only along the axis 14 (Fig. 1) of the conversion mechanism.

Ход подвижного корпуса 18 (фиг. 3) ограничен и выбирается исходя из необходимого и достаточного диапазона регулирования натяжения гибкого звена 8 (фиг. 2), определяемого на основании условий и опыта эксплуатации примененного в приводе гибкого звена 8. Предлагаемый натяжной механизм позволяет настроить ход подвижного корпуса 18 как на весь срок службы гибкого звена 8, так и на меньший срок, например, до очередного технического обслуживания привода или очередного обхода, или до другого срока. Например, в случае применения в качестве гибкого звена 8 цепи предел удлинения, соответственно и срок службы цепи, равен двум шагам, т.е. для приведенного в качестве примера привода ПЦ 60-3-0,5/2,5 с цепью 2ПР-50,8-453,6 предел удлинения соответствует значению 101,6 мм, после исчерпания которого необходимо произвести ремонт или замену цепи. Такому удлинению цепи соответствует ход подвижного корпуса 18 (фиг. 3) вдоль оси 14 (фиг. 1) преобразующего механизма 50,8 мм при длине хода привода 3 м и делительном диаметре звездочек 6 и 7 (фиг. 2), равном 244,33 мм. В связи с этим при настройке натяжного механизма на весь срок службы цепи ход рычага 32 (фиг. 3) составит 1016 мм. Такая настройка предназначена для приводов при невозможности частого осмотра привода из-за их расположения в отдаленных или труднодоступных местах.The stroke of the movable housing 18 (Fig. 3) is limited and is selected based on the necessary and sufficient range of tension control of the flexible link 8 (Fig. 2), determined on the basis of operating conditions and operating experience of the flexible link 8 used in the drive. The proposed tension mechanism allows you to adjust the move of the movable link housing 18 for the entire life of the flexible link 8, and for a shorter period, for example, until the next maintenance of the drive or the next bypass, or until another time. For example, if a chain is used as a flexible link 8, the elongation limit, respectively, and the service life of the chain are two steps, i.e. for an example of a PC 60-3-0.5 / 2.5 drive with a 2PR-50.8-453.6 chain, the elongation limit corresponds to a value of 101.6 mm, after which it is necessary to repair or replace the chain. This extension of the chain corresponds to the stroke of the movable housing 18 (Fig. 3) along the axis 14 (Fig. 1) of the 50.8 mm converting mechanism with a drive stroke of 3 m and a pitch diameter of sprockets 6 and 7 (Fig. 2) equal to 244.33 mm In this regard, when adjusting the tension mechanism for the entire service life of the chain, the stroke of the lever 32 (Fig. 3) will be 1016 mm. This setting is designed for drives when it is impossible to frequently inspect the drive due to their location in remote or inaccessible places.

Натяжной механизм также можно настроить на меньший ход подвижного корпуса 18, тогда при необходимом ходе, например, 20 мм, с сохранением остальных параметров натяжного механизма получаем ход рычага 32 равным 400 мм. Такой вариант целесообразно применять с целью уменьшения габаритов натяжного механизма при ограниченном пространстве в месте его установки, встраивания в существующие конструкции приводов и при возможности организации постоянного контроля за работой привода.The tensioning mechanism can also be adjusted to a smaller stroke of the movable housing 18, then with the necessary stroke, for example, 20 mm, while maintaining the remaining parameters of the tensioning mechanism, we obtain the lever travel 32 equal to 400 mm. It is advisable to use this option in order to reduce the dimensions of the tensioning mechanism with limited space in the place of its installation, to integrate it into existing drive designs and, if possible, organize constant monitoring of the drive operation.

После исчерпания хода подвижного корпуса 18 соответственно и подвижной части 23 толкателя 21 груз 31 опускается в крайнее нижнее положение - натяжной механизм прекращает работу. В связи с этим после ремонта или замены цепи привода или во время технического обслуживания привода, или, при необходимости, во время ежедневного осмотра оператором скважины рычаг 32 с грузом 31 вручную поднимается в крайнее верхнее положение, соответственно подвижная часть насоса 24, например, плунжер (поршень) 30 или цилиндр 29 (на фигурах не показан), перемещаясь, всасывает жидкость через обратный клапан 28 из питательной емкости 27 и натяжной механизм опять начинает автоматически работать до исчерпания заданного диапазона регулирования.After exhausting the stroke of the movable housing 18, respectively, and the movable part 23 of the pusher 21, the load 31 is lowered to its lowest position - the tensioning mechanism stops working. In this regard, after repair or replacement of the drive chain or during maintenance of the drive, or, if necessary, during a daily inspection by the operator of the well, the lever 32 with the load 31 manually rises to its highest position, respectively, the movable part of the pump 24, for example, a plunger ( piston) 30 or cylinder 29 (not shown in the figures), moving, sucks the fluid through the check valve 28 from the feed tank 27 and the tensioning mechanism again starts to work automatically until the specified control range has been exhausted.

Предложенное техническое решение позволяет автоматически, без участия обслуживающего персонала и остановки привода, поддерживать непрерывное гибкое звено 9 преобразующего механизма привода в оптимальном состоянии - без провисания и перетяжки, поэтому сократятся трудоемкость и затраты на обслуживание привода.The proposed technical solution allows you, automatically, without the participation of maintenance personnel and stopping the drive, to maintain a continuous flexible link 9 of the transforming drive mechanism in optimal condition - without sagging and hauling, so the labor and maintenance costs of the drive will be reduced.

Если гибкое звено 8 растянуто (в приводе без натяжного механизма), то в момент перехода каретки 9 через крайнее нижнее положение (ведущий шкив 6 вращается с постоянной скоростью) происходит натяжение расслабленного ненагруженного участка замкнутого гибкого звена 8 за счет вращения ведомого шкива 7 с осью 19 в корпусе 18, сопровождаемое замедлением каретки 9, двигающейся по инерции, и последующим ударом, приводящим к дополнительным ударным нагрузкам в работе привода и установки скважинного штангового насоса в целом, в разы превосходящим расчетные динамические нагрузки. Величина удара зависит от провиса гибкого звена 8 - чем больше провис, тем сильнее удар. Автоматическое поддержание постоянного натяжения гибкого звена 8 в предлагаемой конструкции позволит избежать лишних нагрузок, что увеличит срок службы гибкого звена 8 и привода в целом, а также уменьшит ударные нагрузки на скважинное оборудование установки скважинного штангового насоса.If the flexible link 8 is stretched (in the drive without a tensioning mechanism), then at the moment the carriage 9 passes through the lowest position (the drive pulley 6 rotates at a constant speed), the relaxed unloaded portion of the closed flexible link 8 is tensioned due to the rotation of the driven pulley 7 with the axis 19 in the housing 18, accompanied by a slowdown of the carriage 9, moving by inertia, and subsequent impact, leading to additional shock loads in the operation of the drive and installation of the borehole sucker rod pump as a whole, many times greater than the calculation ny dynamic loads. The magnitude of the impact depends on the sag of the flexible link 8 - the more the sag, the stronger the impact. Automatic maintenance of constant tension of the flexible link 8 in the proposed design will avoid unnecessary loads, which will increase the service life of the flexible link 8 and the drive as a whole, as well as reduce shock loads on the downhole equipment of the borehole sucker pump installation.

Для снятия гибкого звена 8 со шкивов 6 и 7, например, с целью его замены или для замены шкива 7, или для других целей, необходимо отключить натяжной механизм, открыв запорное устройство 26 (фиг. 3). При этом жидкость из цилиндра 22 толкателя 21 перетечет в емкость 27, поэтому груз 31, подвижная часть 23 толкателя 21, подвижный корпус 18 привода опустятся в крайнее нижнее положение, ослабив гибкое звено 8. При монтаже гибкого звена 8 после его расположения на шкивах 6 и 7 закрывается запорное устройство 26, вручную поднимается груз 31 до верхнего положения, при этом в цилиндре 22 толкателя 21 под поршнем 23 создается давление, достаточное для натяжения гибкого звена 8 до необходимого положения.To remove the flexible link 8 from the pulleys 6 and 7, for example, to replace it or to replace the pulley 7, or for other purposes, it is necessary to disconnect the tension mechanism by opening the locking device 26 (Fig. 3). In this case, the liquid from the cylinder 22 of the pusher 21 will flow into the container 27, therefore, the load 31, the movable part 23 of the pusher 21, the movable housing 18 of the drive will lower to the lowest position, loosening the flexible link 8. When installing the flexible link 8 after its location on the pulleys 6 and 7 closes the locking device 26, manually lifts the load 31 to the upper position, while in the cylinder 22 of the pusher 21 under the piston 23 creates sufficient pressure to tension the flexible link 8 to the desired position.

Натяжной механизм работает только на натяжение гибкого звена 8. Ослабление гибкого звена 8, возможное под действием вибраций в приводе, исключается за счет применения обратного клапана 25 и запорного устройства 26, причем толкатель 21, обратный клапан 25 и запорное устройство 26 рассчитаны на дополнительное давление от веса противовеса 10, действующего на верхний шкив 7, при ходе вверх противовеса 10.The tensioning mechanism only works on the tension of the flexible link 8. The weakening of the flexible link 8, which is possible due to vibrations in the drive, is eliminated by the use of a check valve 25 and a shut-off device 26, the pusher 21, the check valve 25 and the shut-off device 26 are designed for additional pressure from the weight of the counterweight 10 acting on the upper pulley 7, with the upward movement of the counterweight 10.

Предлагаемое устройство аналогично работает при расположении натяжного механизма над верхним (ведомым) шкивом 7 (фиг. 2).The proposed device similarly works when the tension mechanism is located above the upper (driven) pulley 7 (Fig. 2).

Благодаря использованию предлагаемого устройства увеличивается срок службы гибкого звена и привода в целом, а также уменьшаются динамические нагрузки на скважинное оборудование установки штангового скважинного насоса, сокращаются трудоемкость и затраты на обслуживание привода за счет исключения работ по регулированию натяжения гибкого звена преобразующего механизма обслуживающим персоналом и автоматического поддержания его постоянного натяжения.Thanks to the use of the proposed device, the service life of the flexible link and the drive as a whole is increased, as well as the dynamic loads on the downhole equipment of the sucker rod pump installation are reduced, the labor costs and maintenance costs of the drive are reduced due to the elimination of the work on adjusting the tension of the flexible link of the converting mechanism by maintenance personnel and automatic maintenance its constant tension.

Claims

A borehole sucker-rod pump drive, comprising an engine, a gearbox, a mechanism that converts rotational motion into a reciprocating drive, mounted on a base with a frame, and includes a driving and driven pulleys covered by a continuous flexible link associated with a carriage connected to a counterweight mounted in the guides of the housing and connected through a flexible link with the node suspension rods, and the axis of the converting mechanism, the counterweight and the flexible link are close to one vertical plane, and the upper driven shk in installed in the housing with the possibility of rotation and limited movement along the axis of the converting mechanism for adjusting the tension of the continuous flexible link using a tensioning mechanism consisting of a movable housing with a pulley axis mounted on the longitudinal slides of the drive housing and connected to the pusher, characterized in that the tensioner pusher the mechanism is made in the form of a hydraulic cylinder-piston pair, the movable part of which supports the upper pulley case, the tensioning mechanism is made in the form of a hydraulic of a plunger or piston pump communicated through a discharge valve with a pusher cylinder, which is communicated through a shut-off device with a feed tank communicated through a suction valve with a pump, the movable part of which is provided with a load selected to move it and, accordingly, move the movable part of the pusher when the tension is weakened continuous flexible link below the selected amount of tension.