RU2626900C1

RU2626900C1 - Turboair well bottom-hole pump drive

Info

Publication number: RU2626900C1
Application number: RU2016138222A
Authority: RU
Inventors: Александр Фатыхович Сейфи; Адольф Степанович Лиманский
Priority date: 2016-09-26
Filing date: 2016-09-26
Publication date: 2017-08-02

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: drive contains esturial rods, a hydraulic cylinder with a float equipped with a toroidal cavity at the bottom, a control device connected to limit switches at dead points of float positions and a controlled valve. The power unit includes a centrifugal fan with an electric motor. The controlled valve is provided with flanges, one of which is connected to the air cavities of the hydraulic cylinder below the upper bottom of the cylinder and below the bulkhead of the float, forming a closed loop, and others are connected with the input and output of the centrifugal fan. The volume of the closed sealed toroidal cavity of the float is sufficient to achieve expulsive force which balances the mass of the well's line of rods, the float and half of the lifted mass of the oil column.

EFFECT: high resource is provided without friction of pistons, liquid oils, a fan with low revs, reduced drive weight, simplified design.

5 cl, 5 dwg

Description

Изобретение предназначено для использования в приводах скважинных штанговых насосов, например в технике добычи нефти и воды.The invention is intended for use in downhole sucker rod pump drives, for example, in oil and water production techniques.

Известен привод скважинных штанговых насосов (патент РФ №2308614, МПК F04B 47/02, опубл. 20.10.2007), содержащий механизм возвратно-поступательного движения с вращающимся балансиром, приводимый в действие электродвигателем через редуктор - станок качалка. Привод обладает хорошим КПД, в самых опасных для прочности подвески штанг крайних положениях штангового насоса влияние инерционности вращающего балансира и массы штанг мало из-за синусоидального закона скоростей движения штанг насоса. Однако синусоидальный закон поршня штангового погружного насоса, повышает его трение и ухудшает заполнение нефтью объема погружного насоса. Привод загружает электродвигатель только на рабочем ходе, что переразмеривает, удорожает и снижает его КПД. Кроме того, на больших глубинах залежей сильно возрастает массивность противовесов станков-качалок. Работа привода на несколько скважин затруднена.A well-known drive of sucker rod pumps (RF patent No. 2308614, IPC F04B 47/02, publ. 10/20/2007), comprising a reciprocating mechanism with a rotating balancer, driven by an electric motor through a gearbox - rocking machine. The drive has good efficiency, in the extreme positions of the rod pump, which are the most dangerous for the rod suspension, the influence of the inertia of the rotary balancer and the rod mass is small due to the sinusoidal law of the pump rod speed. However, the sinusoidal law of the piston of a rod submersible pump increases its friction and impairs oil filling of the volume of the submersible pump. The drive loads the electric motor only at the working stroke, which re-sizes, increases the cost and reduces its efficiency. In addition, at great depths of deposits, the massiveness of the counterweights of the rocking machines is greatly increased. The operation of the drive for several wells is difficult.

Известен безбалансирный привод скважинного штангового насоса (авт.св. №1513194, МПК F04B 47/02, опубл. 07.10.1989), содержащий линейный механизм возвратно-поступательного движения штока скважины, редуктор с дополнительными венцами зубчатых колес и электродвигатель. Привод компактен и обладает хорошим КПД. Недостатком являются высокая стоимость редуктора, малые передаваемые усилия из-за того, что скорости линейного механизма и устьевого штока одинаковы. Наличие утечек газа в сложной газовой системе разгрузки массы штанг из-за больших перепадов давления на разгрузочном поршне. Работа привода на несколько скважин невозможна.Known unbalanced drive borehole sucker rod pump (ed. St. No. 1513194, IPC F04B 47/02, publ. 10/07/1989), containing a linear mechanism for reciprocating movement of the well stem, a gearbox with additional gear wheels and an electric motor. The drive is compact and has good efficiency. The disadvantage is the high cost of the gearbox, low transmitted forces due to the fact that the speeds of the linear mechanism and wellhead are the same. The presence of gas leaks in a complex gas system for unloading the mass of rods due to large pressure drops on the unloading piston. Drive operation for several wells is not possible.

Известен гидропривод глубинного штангового насоса, содержащий приводные цилиндры, содержащие на штоковые и бесштоковые полости, плунжер связан через шток с колонной штанг, а штоковая полость сообщена с гидравлической системой, имеющей силовые насосы и гидродвигатель, управляемые гидрораспределители, управляемые вентили, устройство компенсации утечек и пневмогидроемкости (патент РФ №120153, МПК F04B 47/04, опубл. 10.09.2012). К причинам, препятствующим достижению технического результата при использовании известного устройства, относится то, что гидравлическая система обеспечения почти синусоидального закона скоростей штангового насоса очень сложна, требует обслуживания бригадой завода изготовителя, напорность турбоагрегатов, намного превышающая полезный напор жидкости в рабочем гидроцилиндре уменьшает КПД привода. Большие утечки масла.A hydraulic actuator of a deep-well sucker-rod pump is known, comprising drive cylinders containing rod and rodless cavities, a plunger connected through a rod to a rod string, and a rod cavity communicated with a hydraulic system having power pumps and a hydraulic motor, controlled hydrodistributors, controlled valves, a device for compensating for leaks and pneumatic fluid flow (RF patent No. 120153, IPC F04B 47/04, publ. 09/10/2012). The reasons that impede the achievement of the technical result when using the known device include the fact that the hydraulic system for providing an almost sinusoidal law of the speed of the sucker rod pump is very complex, requires maintenance by the manufacturer’s team, the pressure of the turbine units, much higher than the useful fluid pressure in the working hydraulic cylinder, reduces the drive efficiency. Large oil leaks.

Известен компактный привод скважинных штанговых насосов, содержащий приводные цилиндры, содержащие штоковые и бесштоковые полости, плунжер связан через шток с колонной штанг, а штоковая полость сообщена с гидравлической системой, имеющей силовой насос, управляемый гидрораспределитель, управляемые вентили, устройство компенсации утечек и доуравнивающее устройство в виде пневмгидроаккумулятора, гидравлическая и газовая полости которого сообщены через управляющий гидроцилиндр с полостями приводного цилиндра (патент РФ №2196250, МПК F04B 47/04, опубл. 10.01.2003). К причинам, препятствующим достижению технического результата при использовании известного устройства, относится сложность изготовления приводного и управляющего цилиндра, технические проблемы в обеспечении герметичности насоса, приводного, управляющего цилиндров и обеспечении приемлемого уровня КПД привода. Большое число типа размеров гидравлических приводов обусловлено жесткой связью (равенством ходов) погружного насоса и поршня привода. Не используется то обстоятельство, что поршень привода имеет малую массу и не боится увеличения инерционных сил из-за роста скоростей его поршня. Привод загружает электродвигатель только на рабочем ходе, что ведет к снижению его КПД и переразмериванию электродвигателя. Сложная масляная система.A well-known compact drive of borehole sucker rod pumps containing drive cylinders containing rod and rodless cavities, a plunger is connected through a rod to a rod string, and the rod cavity is in communication with a hydraulic system having a power pump, a controlled valve, controlled valves, a leak compensation device and an equalizing device in in the form of a pneumatic accumulator, the hydraulic and gas cavities of which are communicated through the control hydraulic cylinder with the cavities of the drive cylinder (RF patent No. 2196250, IPC F04B 47 / 04, published January 10, 2003). The reasons that impede the achievement of the technical result when using the known device include the difficulty in manufacturing the drive and control cylinder, technical problems in ensuring the tightness of the pump, drive, control cylinder and ensuring an acceptable level of drive efficiency. A large number of type sizes of hydraulic drives is due to the rigid connection (equality of strokes) of the submersible pump and the piston of the drive. The circumstance that the drive piston has a small mass and is not afraid of an increase in inertial forces due to an increase in the speed of its piston is not used. The drive loads the electric motor only at the working stroke, which leads to a decrease in its efficiency and oversizing of the electric motor. Sophisticated oil system.

Наиболее близким устройством, того же назначения к заявленному объекту, является привод скважинных штанговых насосов, содержащий гидроцилиндр с газоводом во внутренние полости и поплавком, управляющее устройство, концевые выключатели, предохранительные устройства, управляемые вентили, силовой блок с электродвигателем для вентилятора и ролики гибкой связи поплавка с скважинами. Данное устройство принято за прототип предлагаемого изобретения (патент РФ №2196923, МПК F04B 47/04, опубл. 28.01.2003). К преимуществам относятся:The closest device of the same purpose to the claimed object is a drive of sucker rod pumps containing a hydraulic cylinder with a gas duct into the internal cavities and a float, a control device, limit switches, safety devices, controllable valves, a power unit with an electric motor for the fan and flexible float rollers with wells. This device is taken as a prototype of the invention (RF patent No. 2196923, IPC F04B 47/04, publ. 28.01.2003). Benefits include:

Использование в гидроцилиндре поплавка вместо поршня или плунжера исключает применение высокоточного оборудования при изготовлении.The use of a float in the hydraulic cylinder instead of a piston or plunger excludes the use of high-precision equipment in manufacturing.

Использование выталкивающей силы, действующей на погруженный поплавок в рабочую жидкость в корпусе гидроцилиндра, позволяет по сравнению с гидравлическими приводами более просто уравновесить массы колонны штанг и поплавка.The use of the buoyant force acting on the submerged float in the working fluid in the hydraulic cylinder body makes it possible to more easily balance the masses of the rod string and the float compared to hydraulic actuators.

Использование малооборотного центробежного вентилятора в качестве источника сжатого воздуха с малым уровнем избыточного давления, подводимого в воздушную полость гидроцилиндра, снижает стоимость энергетического оборудования, способствует уменьшению утечек воздуха из гидроцилиндра и ведет к увеличению ресурса.The use of a low-speed centrifugal fan as a source of compressed air with a low level of excess pressure supplied to the air cavity of the hydraulic cylinder reduces the cost of power equipment, helps to reduce air leakage from the hydraulic cylinder and leads to an increase in resource.

К причинам, препятствующим достижению технического результата при использовании известного устройства, относится то, что имеются технические проблемы в обеспечении высокого КПД и перегрузок на концах отрезков рабочих ходов. Требуется большое количество типа - размеров данных приводов, так как не используется устройство для более гибкого приспособления одного гидроцилиндра для глубоких и не глубоких скважин. Не используется возможность объединения наиболее дорогой составляющей приводов, а именно энергетического оборудования.The reasons that impede the achievement of the technical result when using the known device include the fact that there are technical problems in ensuring high efficiency and overloads at the ends of the segments of the working strokes. A large number of type - sizes of these drives is required, since a device for more flexible adaptation of one hydraulic cylinder for deep and not deep wells is not used. The opportunity to combine the most expensive component of drives, namely power equipment, is not used.

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в объединении и упрощении энергетических устройств, повышении усилий на штоке скважин.The problem to which the invention is directed, is to combine and simplify energy devices, increase efforts on the well stock.

Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение заключается в упрощения энергетических устройств приводов скважин, увеличения их ресурсов работы и улучшения эксплуатационных характеристик, также снижение себестоимости работ.The technical result, the achievement of which the present invention is directed, is to simplify energy devices of well drives, increase their work resources and improve operational characteristics, as well as reduce the cost of work.

Технический результат достигается тем, что в турбовоздушном приводе скважинного штангового насоса, содержащем расположенные вертикально над устьем скважины устьевые штоки, гидроцилиндр с поплавком, снабженным торидальной полостью в нижней части, управляющее устройство, связанное с концевыми переключателями в мертвых точках положений поплавка и управляемым вентилем, силовой блок, включающий центробежный вентилятор с электродвигателем, корпус гидроцилиндра снабжен верхним днищем и нижним днищем, к которому присоединен газовод, перегородка поплавка соединена посредством гибкой связи с подвеской устьевого штока, для уплотнения гибкой связи в нижней части газовода размещен сальник, новым является то, что управляемый вентиль снабжен фланцами, одни из которых связаны с воздушными полостями гидроцилиндра под верхним днищем цилиндра и под перегородкой поплавка, образующими замкнутый контур, а другие с входом и выходом центробежного вентилятора, объем замкнутой герметичной тороидальной полости поплавка достаточен для достижения выталкивающей силы, уравновешивающей массу колонн штанг скважины, поплавка и половины поднимаемой массы нефтяного столба.The technical result is achieved by the fact that in a turbo-air drive of a borehole sucker rod pump containing wellhead rods located vertically above the wellhead, a hydraulic cylinder with a float provided with a toroidal cavity in the lower part, a control device associated with limit switches at the dead points of the float positions and a controllable valve, power a unit comprising a centrifugal fan with an electric motor, the cylinder body is equipped with an upper bottom and a lower bottom, to which a gas duct is connected, the float’s horn is connected by means of a flexible connection with the suspension of the wellhead rod, a gland is placed in the lower part of the gas duct to seal the flexible connection, the controlled valve is equipped with flanges, some of which are connected with the air cavities of the hydraulic cylinder under the upper cylinder bottom and under the baffle wall, forming closed loop, while others with the inlet and outlet of a centrifugal fan, the volume of the closed tight toroidal cavity of the float is sufficient to achieve the buoyancy force balancing the Su columns hole rods, float and half lifted the mass of the oil column.

Поплавки гидроцилиндров взаимодействуют с упругими элементами центровки и амортизации ходов в мертвых точках через телескопическую трубу, закрепленную сверху на упругом элементе и снизу на верхнем днище поплавка.The floats of the hydraulic cylinders interact with the elastic elements of centering and damping the moves at the dead points through a telescopic pipe fixed on top of the elastic element and below on the upper bottom of the float.

Введен, по меньшей мере, один унифицированный гидроцилиндр, все гидроцилиндры снабжены верхними роликами, верхний ролик связан гибкой связью с нижним роликом и верхним днищем поплавка предыдущего гидроцилиндра, а нижний ролик последнего гидроцилиндра связан гибкой связью с перегородкой последнего и цепной передачей со сменными звездочками с концевым роликом, связанным тросовым роликом устьевого штока скважины, на каждый гидроцилиндр два управляемых вентиля, каждый с тремя фланцами, один для связи с образующими замкнутый контур воздушными полостями гидроцилиндра под верхним днищем гидроцилиндра или под перегородкой поплавка и два с входом и выходом объединенного вентилятора.At least one unified hydraulic cylinder has been introduced, all hydraulic cylinders are equipped with upper rollers, the upper roller is connected by a flexible connection to the lower roller and the upper bottom of the float of the previous hydraulic cylinder, and the lower roller of the last hydraulic cylinder is connected by a flexible connection to the partition of the last and chain transmission with interchangeable sprockets with end a roller connected by a cable roller of the wellhead shaft, for each hydraulic cylinder there are two controlled valves, each with three flanges, one for communication with the closed air circuit cavities of the hydraulic cylinder under the upper bottom of the hydraulic cylinder or under the baffle of the float and two with the inlet and outlet of the combined fan.

Тросовые ролики нескольких скважин установлены на стойках и связаны контактными роликами сверху с вращающимся наклонным диском примерно равномерно по его периферийной профилированной поверхности, два ортоганальных по фазе гидроцилиндра, взаимодействуют при помощи толкателей с четырьмя нижними и верхними контактными роликами, а гидроцилиндр разгрузки через поплавок закреплен с вращающимся узлом крепления и регулирования угла наклонного диска на неподвижной вертикальной оси, закрепленной на ферме стоек, наклонный диск центрируется сверху по передвижной втулки неподвижной оси, закрепленной на ферме, а снизу по отверстию круглой пластины крышки цилиндра разгрузки, закрепленной на поплавке цилиндра разгрузки.The cable rollers of several wells are mounted on racks and are connected by contact rollers from above with a rotating inclined disk approximately evenly along its peripheral profiled surface, two hydraulic cylinders orthogonal in phase, interact with the help of pushers with four lower and upper contact rollers, and the discharge hydraulic cylinder through the float is fixed with a rotating by the attachment point and adjusting the angle of the inclined disk on a fixed vertical axis fixed to the rack farm, the inclined disk is centered on top of the movable sleeve of the fixed axis fixed on the truss, and bottom on the hole of the round plate of the cover of the unloading cylinder, mounted on the float of the unloading cylinder.

Для нескольких скважин с линиями низкого и повышенного давления центробежного вентилятора соединены параллельно через управляемые вентили и дроссели рабочие полости всех гидроцилиндров, электронное управляющее устройство равномерности фаз включения в работу скважин связано с электротормозом верхних роликов каждого гидроцилиндраFor several wells with low and high pressure lines of a centrifugal fan, the working cavities of all hydraulic cylinders are connected in parallel through controlled valves and throttles, the electronic control device for the uniformity of the phases of inclusion in the operation of the wells is connected with an electric brake of the upper rollers of each hydraulic cylinder

На фиг. 1 приведена схема привода скважинного штангового насоса. Привод скважинного штангового насоса содержит гидроцилиндр 1, установленный рядом с устьем скважины. Гидроцилиндра снабжен верхним днищем 2 и нижним днищем 3, к которому присоединен газовод 4. Внутри гидроцилиндра установлен поплавок 5. Нижняя часть поплавка выполнена в виде тороидальной полости 6, у которого внутренняя поверхность 7 выполнена в виде конусов с двух сторон и цилиндрической поверхности. В верхней части поплавка под верхним днищем 7 расположена перегородка 8. Объем тороидальной полости может быть определен в первом приближении из условия достижения выталкивающей силы на поплавке, уравновешивающей совокупную массу - поплавка, массу колон штанг и поднимаемого нефтяного столба скважины. Внутрь гидроцилиндра залита жидкость 9 (антифриз, вода или другая с повышенным удельным весом). Ее объема достаточно для подъема поплавка на заданную длину хода устьевого штока 10 и подъема жидкости в зазоре. Для уплотнения гибкой связи, закрепленной на перегородке 8, в нижней части газохода 5 размещена уплотнительная втулка 11. На наружной оболочке гидроцилиндра установлены концевые переключатели 12 и 13, связанные с управляющим устройством 14. Привод скважинного штангового насоса снабжен также управляемым вентилем 15, силовым блоком центробежного вентилятора 16 с электродвигателем 17. Управляемый вентиль с четырьмя фланцами соединен с газоводом 4 и верхним днищем гидроцилиндра 1, оставшиеся две связи управляемого вентиля взаимодействуют с входом и выходом центробежного вентилятора 16. Рабочие полости поплавка и гидроцилиндра обозначим А и Б. Привод центрируется сверху упругим элементом (рессорой или пружиной) 23 и телескопической трубой 24, закрепленной сверху на упругом элементе и снизу на верхнем днище поплавка 7 или перегородке 8. Силовой блок 25, например, может быть расположен над скважиной 26 и является опорой одиночного гидроцилиндра 1, установленного на дне моря. Давление воздушной подушки полости В, равное давлению на дне моря, устанавливается автоматически с помощью дренажной трубки 31.In FIG. 1 shows a drive circuit of a borehole sucker rod pump. The downhole sucker-rod pump drive comprises a hydraulic cylinder 1 installed near the wellhead. The hydraulic cylinder is equipped with an upper bottom 2 and a lower bottom 3, to which a gas duct is connected 4. A float 5 is installed inside the hydraulic cylinder. The lower part of the float is made in the form of a toroidal cavity 6, in which the inner surface 7 is made in the form of cones on both sides and a cylindrical surface. In the upper part of the float under the upper bottom 7 there is a partition 8. The volume of the toroidal cavity can be determined as a first approximation from the condition of achieving buoyancy on the float, balancing the total mass - the float, the mass of the rod rods and the lifted oil column of the well. Inside the hydraulic cylinder, liquid 9 is poured (antifreeze, water or other with an increased specific gravity). Its volume is sufficient for lifting the float to a predetermined stroke length of the wellhead rod 10 and lifting the liquid in the gap. To seal the flexible connection, mounted on the partition 8, a sealing sleeve 11 is placed in the lower part of the gas duct 5. On the outer shell of the hydraulic cylinder, limit switches 12 and 13 are connected to the control device 14. The drive of the well pump is also equipped with a controllable valve 15, a centrifugal power unit a fan 16 with an electric motor 17. A controlled valve with four flanges is connected to the gas duct 4 and the upper bottom of the hydraulic cylinder 1, the remaining two connections of the controlled valve interact with the input and the output of the centrifugal fan 16. We will designate the working cavities of the float and hydraulic cylinder A and B. The drive is centered on top by an elastic element (spring or spring) 23 and a telescopic tube 24 mounted on top of the elastic element and bottom on the upper bottom of the float 7 or partition 8. Power block 25, for example, can be located above the well 26 and is the support of a single hydraulic cylinder 1 mounted on the bottom of the sea. The pressure of the air cushion of cavity B, equal to the pressure at the bottom of the sea, is set automatically using the drain pipe 31.

На фиг. 2 приведена схема подключения нескольких последовательно расположенных одинаковых гидроцилиндров привода скважинного штангового насоса к двум скважинам. Каждый гидроцилиндр 1а снабжен парой управляемых вентилей, верхним 18 и нижним 19 роликами, которые соединяют гибкими связями снизу на вверх поплавки смежных гидроцилиндров. Нижний ролик последнего гидроцилиндра 1а посредством цепной передачи связан с концевым роликом 20. На осях этих роликов установлены сменные звездочки 21 и 22, которые регулируют передаточные отношения. Концевые ролики при помощи троса соединены с роликами устьевых штоков скважин. Тороидальные части приводов скважин объединены в гидроцилиндр 1в, содержат сменные объемы для подстройки к конкретным скважинам и вынесены в отдельный гидроцилиндр, что может быть также использовано при продолжении работы одной скважины при ремонте на другой. В остановленном состоянии одной из скважин модульная тороидальный объем (плавучесть) корректируется в сторону увеличения, а к тросу остановленной скважины в удобном месте прикрепляется небольшой груз. Электродвигатель, центробежный вентилятор и вся автоматика обслуживания рабочих циклов гидроцилиндров 1а объединены.In FIG. Figure 2 shows the connection diagram of several successive identical hydraulic cylinders of a sucker rod pump drive to two wells. Each hydraulic cylinder 1a is equipped with a pair of controlled valves, upper 18 and lower 19 rollers, which are connected by flexible links from bottom to top floats of adjacent hydraulic cylinders. The lower roller of the last hydraulic cylinder 1a is connected via a chain drive to the end roller 20. Interchangeable sprockets 21 and 22 are installed on the axes of these rollers, which regulate the gear ratios. The end rollers are connected by a cable to the rollers of the wellhead stocks. The toroidal parts of the drives of the wells are combined into a hydraulic cylinder 1c, contain interchangeable volumes for adjustment to specific wells and are placed in a separate hydraulic cylinder, which can also be used to continue the operation of one well during repair to another. In the stopped state of one of the wells, the modular toroidal volume (buoyancy) is adjusted upward, and a small load is attached to the cable of the stopped well in a convenient place. An electric motor, a centrifugal fan, and all automation for servicing the operating cycles of hydraulic cylinders 1a are combined.

На фиг. 3 приведена схема полу объединенного привода скважинных штанговых насосов. Линии низкого 27 и повышенного давления 28 центробежного вентилятора 16 взаимодействуют с полостями А, Б всех гидроцилиндров 1 через управляемые вентили 15. Для выравнивания времен рабочих циклов гидроцилиндров за управляющими клапанами установлены дросселя 29. Верхние ролики гидроцилиндров 1 могут быть снабжены электротормозами (не показаны на фиг. 1) для фиксации верхних положений поплавков гидроцилиндров и для организации равномерного смещения по фазам циклов работы гидроцилиндров относительно начала цикла первого гидроцилиндра.In FIG. 3 is a diagram of a semi-integrated drive of sucker rod pumps. The low 27 and high pressure lines 28 of the centrifugal fan 16 interact with the cavities A, B of all hydraulic cylinders 1 through controlled valves 15. To equalize the times of hydraulic cylinder working cycles, throttles 29 are installed behind the control valves. The upper rollers of the hydraulic cylinders 1 can be equipped with electric brakes (not shown in FIG. .1) to fix the upper positions of the floats of the hydraulic cylinders and to organize uniform displacement in phases of the cycles of the hydraulic cylinders relative to the beginning of the cycle of the first hydraulic cylinder.

На фиг. 4 приведена схема объединенного привода скважинных штанговых насосов, а на фиг. 5 приведен вид сверху на объединенный привод скважинных штанговых насосов. Штоки 30 четного n скважин через тросовые ролики 31, подвижные штоки n стоек 32 фермы, распределенных равномерно по окружности, взаимодействуют контактными роликами 33 с периферийной (иногда профилированной) поверхностью наклонного диска 34 с верхней его стороны. Двое из упомянутых штоков, расположенных перпендикулярно друг другу (или близко к этому), соединены с двумя гидроцилиндрами 1, взаимодействующими с наклонным диском 34 с отставанием по фазе на 90°, через толкатели 35 и контактные ролики 33 нижней и верхней поверхностями наклонного диска. Штоки нечетного n скважин через тросовые ролики 31, подвижные штоки стоик 32 n стоек фермы могут быть распределены возможно ближе к равномерному распределению по окружности с использованием имеющихся в наличие стоек. Наклонный диск закреплен 34 шарнирно на сферическом корпусе 36 подшипников 37, опирающимся на подвижную втулку 38 вертикальной неподвижной оси 39, которая в свою очередь крепится сверху к ферме 40 и снизу центрируется круглой пластиной 41 по крышке гидроцилиндра разгрузки 42, скрепленной снизу с поплавков гидроцилиндра разгрузки 43. Двойные тросовые ролики 44 трансформируют ход наклонного диска 34.In FIG. 4 is a diagram of a combined drive of sucker rod pumps, and FIG. Figure 5 shows a top view of the combined drive of sucker rod pumps. The rods 30 of even n wells through the cable rollers 31, the movable rods n of the racks 32 of the farm, distributed evenly around the circle, interact with the contact rollers 33 with the peripheral (sometimes profiled) surface of the inclined disk 34 from its upper side. Two of the said rods located perpendicular to each other (or close to this one) are connected to two hydraulic cylinders 1 interacting with the inclined disk 34 with a 90 ° phase lag, via pushers 35 and contact rollers 33 of the lower and upper surfaces of the inclined disk. The rods of odd n wells through the cable rollers 31, the movable rods of the racks 32 n of the truss racks can be distributed as close as possible to a uniform distribution around the circumference using existing racks. The inclined disk 34 is pivotally mounted on a spherical housing 36 of bearings 37, supported by a movable sleeve 38 of a vertical fixed axis 39, which, in turn, is mounted from above to the truss 40 and is centered below by a round plate 41 along the cover of the unloading cylinder 42, fastened from the bottom of the float of the unloading cylinder 43 Double cable rollers 44 transform the course of the inclined disk 34.

Привод скважинного штангового насоса, приведенный на фиг. 1, работает следующим образом. Перед запуском в работу гидроцилиндры заполняют рабочей жидкостью до определенного уровня, обеспечивая ход поплавка и достижение заданной выталкивающей силы на поплавке. Производят установку концевых переключателей 12 и 13 в положениях, соответствующих нахождению поплавка в верхней и нижней мертвых точках, расстояние между которыми соответствует заданной длине хода устьевого штока. При положении поплавка в нижней мертвой точке происходит срабатывание концевого переключателя 13 и через управляющее устройство 14 формируется сигнал на управляемый вентиль 15. Сжатый воздух, подводимый от центробежного вентилятора 16, приводимого электродвигателем 17 через управляемый вентиль, трубопроводы, газовод 4 поступает в полость А, образованную уровнем рабочей жидкости и перегородкой поплавка, вытесняет рабочую жидкость из поплавка в зазор на заданную высоту, обеспечивая его подъем и колонны штанг штангового насоса. При этом на номинальных оборотах центробежного вентилятора высота столба рабочей жидкости в зазоре равна напору (степени повышения давления центробежного вентилятора, определяемой постоянным усилием на устьевом штоке) и остается постоянной в течение всего хода поплавка. Переменное в небольших пределах давление в полости А приведет к появлению узкой рабочей зоны на характеристике центробежного вентилятора напор-расход на номинальных оборотах. До достижения мертвой точки отключают от питания электродвигатель и поплавок некоторое расстояние двигается по инерции. Затем вступает в работу упругий элемент и включается в работу электродвигатель. По достижению нулевой скорости поплавка срабатывает концевой выключатель 12, перекладываются управляемый вентиль 15 и поплавок разгоняется до номинальной скорости. Так как объем полости В на данном отрезке времени полуцикла небольшой, то к началу движения в обратном направлении происходит быстрое заполнение данного объема до давления

(

- максимальная степень повышения давления центробежного вентилятора на номинальных оборотах, а Р_Б - давление в полости Б в конце данного полуцикла). В начале движения поплавка вниз на его перегородке (верхнем днище) устанавливается отрицательный перепад давления, уравновешивая часть тороидальной полости поплавка, соответствующей половине массы поднимаемого нефтяного столба скважины и потерям при движении штангового насоса с заданной скоростью. При этом освобождается некоторая масса колонн штанг, достаточная для движения вниз под действием сил гравитации. После срабатывания концевого выключателя 12 и последующего движения наверх напор центробежного вентилятора удваивается за счет вышеупомянутой части тороидальной полости.The borehole sucker rod drive shown in FIG. 1, works as follows. Before being put into operation, the hydraulic cylinders are filled with a working fluid to a certain level, ensuring the stroke of the float and the achievement of a given buoyancy force on the float. The limit switches 12 and 13 are installed in the positions corresponding to the float being in the upper and lower dead points, the distance between which corresponds to a predetermined stroke length of the wellhead. When the float is at bottom dead center, the end switch 13 is triggered and a signal is generated through the control device 14 to the controlled valve 15. Compressed air supplied from the centrifugal fan 16, driven by the electric motor 17 through the controlled valve, pipelines, gas duct 4 enters the cavity A formed the level of the working fluid and the baffle of the float, displaces the working fluid from the float into the gap to a predetermined height, ensuring its rise and columns of rods of the rod pump. Moreover, at nominal speeds of a centrifugal fan, the height of the working fluid column in the gap is equal to the head (the degree of increase in the centrifugal fan pressure determined by the constant force on the wellhead) and remains constant throughout the entire stroke of the float. The pressure in the cavity A, which is variable to a small extent, will lead to the appearance of a narrow working zone on the characteristic of the centrifugal fan pressure-flow rate at nominal speed. Before reaching the dead point, the electric motor is disconnected from the power supply and the float moves by inertia for some distance. Then the elastic element comes into operation and the electric motor is turned on. Upon reaching zero speed of the float, the limit switch 12 is activated, the controlled valve 15 is shifted and the float accelerates to the rated speed. Since the volume of the cavity B in this half-cycle period is small, by the beginning of the movement in the opposite direction, this volume is rapidly filled to pressure

(

- the maximum degree of increase in pressure of a centrifugal fan at nominal speed, and P _B - pressure in the cavity B at the end of this half-cycle). At the beginning of the movement of the float down, a negative pressure drop is established on its partition (upper bottom), balancing the part of the toroidal cavity of the float, corresponding to half the mass of the raised oil column of the well and losses when the rod pump moves at a given speed. In this case, a certain mass of rod columns is released, sufficient for downward movement under the action of gravitational forces. After operation of the limit switch 12 and the subsequent upward movement, the pressure of the centrifugal fan doubles due to the aforementioned part of the toroidal cavity.

Номинальная степень повышения давления центробежного вентилятора соответствует половине высоты поднимаемого нефтяного столба скважины плюс затраты энергии (гидравлические потери) на перемещение колон штанг с заданной скоростью (по большей части это потери на клапане плунжера). Конфигурация внутренней поверхности тороидальной части поплавка обеспечивает протекание жидкости при движениях поплавка вверх (вниз) практически без потерь давления. Влияние температуры окружающей среды регулируется автоматически: рабочая жидкость расширяется и немного изменяет высоту подъема жидкости в зазоре. При этом повышается давление воздуха в замкнутом контуре, уменьшая степень повышения давления вентилятора. Подборка поплавков для конкретной скважины может осуществляется дифференциальным грузом поплавка (например, в объеме его верхнего днища), объема тороидальной полости (изменением длины цилиндрической части полости 6) поплавка или изменением среднего давления замкнутого контура привода. По сравнению с механической качалкой характер работы вентилятора близкий к равномерному в течение полного цикла подъема и опускания колонн штанг. При выбранной максимальной величине напора вентилятора обеспечивается двойное повышение усилия на штоке скважины. Если на механической качалке повышение ходов штоков при больших усилиях на штоках скважин напрягают выходной вал редуктора, то в данном случае все одинаково, а движение без трения и дополнительной массы позволяет увеличивать скорость движения поплавка. Как показано дальше, при применении тросовых роликов дополнительное увеличение данного усилия в разы может быть достигнуто подборкой сменных звездочек цепной передачи (концевого и нижнего роликов) гидроцилиндра 1. Время торможения с упругим элементом 23 с работающим вентилятором соответствует выбранной величине перегрузки от инерционных сил, при этом время последующего разгона может уменьшиться до величины времени торможения. При приближении поплавком верхней мертвой точки происходит отключение электродвигателя от сети, затем электродвигатель опять включается одновременно с вступлением в работу упругого элемента. При нулевой скорости поплавка срабатывает концевой переключатель 13 (может включать в себя несколько датчиков и электронное устройство определения точки нулевой скорости) и через управляющее устройство формируется сигнал на управляемый вентиль 15 для подачи сжатого воздуха в полость Б, в результате чего, колонна штанг под действием неуравновешенной массы колонны штанг и поплавка перемешается вниз. По сравнению с прототипом КПД термодинамического цикла увеличивается за счет ликвидации дросселирования сжатого воздуха в атмосферу, кроме того предотвращается унос жидкости в атмосферу.The nominal degree of increase in centrifugal fan pressure corresponds to half the height of the raised oil column of the well plus energy costs (hydraulic losses) for moving the rod columns at a given speed (for the most part, these are losses at the plunger valve). The configuration of the inner surface of the toroidal part of the float ensures fluid flow during float movements up (down) with virtually no pressure loss. The influence of the ambient temperature is automatically regulated: the working fluid expands and slightly changes the height of the liquid in the gap. This increases the air pressure in a closed circuit, reducing the degree of increase in fan pressure. The selection of floats for a particular well can be carried out by the differential weight of the float (for example, in the volume of its upper bottom), the volume of the toroidal cavity (by changing the length of the cylindrical part of the cavity 6) of the float or by changing the average pressure of the closed drive circuit. Compared to a mechanical rocking chair, the nature of the fan is close to uniform during the full cycle of raising and lowering the rod columns. At the selected maximum value of the fan head, a double increase in the force on the well stem is provided. If, on a mechanical rocking chair, increasing the stroke of the rods with high efforts on the well rods strain the output shaft of the gearbox, then in this case everything is the same, and movement without friction and additional mass allows you to increase the speed of movement of the float. As shown below, when using cable rollers, an additional increase in this effort can be achieved by several times by selecting interchangeable chain wheel sprockets (end and lower rollers) of hydraulic cylinder 1. Braking time with an elastic element 23 with a working fan corresponds to the selected value of the overload from inertial forces, while subsequent acceleration time may be reduced to the amount of braking time. When the float approaches the top dead center, the electric motor is disconnected from the network, then the electric motor again turns on at the same time as the elastic element comes into operation. At zero speed of the float, the limit switch 13 is activated (it can include several sensors and an electronic device for determining the zero speed point) and a signal is generated through the control device to the controlled valve 15 for supplying compressed air to the cavity B, resulting in an unbalanced rod string the mass of the rod string and float will mix down. Compared to the prototype, the efficiency of the thermodynamic cycle is increased due to the elimination of throttling of compressed air into the atmosphere, in addition, the entrainment of liquid into the atmosphere is prevented.

Устройство, приведенное на фиг. 2, работает на две скважины следующим образом. Дополнительные гидроцилиндры 1а работают аналогично последнему гидроцилиндру, обеспечивая кратное увеличение усилия на устьевом штоке скважины. Рабочие процессы в последнем цилиндре 1а описаны в работе привода, приведенного на фиг. 1. Центробежный вентилятор подает суммарный поток воздуха одновременно на управляемые управляющим устройством 14 управляемые вентили 15 всех гидроцилиндров 1а. Объем тороидальной части поплавка соответствует разности масс штанг скважин плюс половина разности нефтяных столбов скважин, а напор центробежного вентилятора соответствует массе осредненного нефтяного столба скважин, данные суммы делятся на число гидроцилиндров в приводе.The device shown in FIG. 2, operates on two wells as follows. Additional hydraulic cylinders 1a operate similarly to the last hydraulic cylinder, providing a multiple increase in effort on the wellhead. The operating processes in the last cylinder 1a are described in the operation of the drive of FIG. 1. A centrifugal fan delivers a total air flow simultaneously to the controlled valves 15 of all the hydraulic cylinders 1a controlled by the control device 14. The volume of the toroidal part of the float corresponds to the difference in the mass of the rod rods plus half the difference in the oil columns of the wells, and the pressure of the centrifugal fan corresponds to the mass of the averaged oil column of wells, these amounts are divided by the number of hydraulic cylinders in the drive.

Пример расчета параметров гидропривода на одну скважину.An example of calculating the hydraulic drive parameters for one well.

Исходные данные:Initial data:

Напор вентилятора H=1 м, Ход поплавка L=3 м, Отношение масс штанг и поднимаемого нефтяного столба - 1,5. Диаметр гидроцилиндра Ф=0,8 м. Удельный вес жидкости - 1 кГ/см³. Скорость поплавка с двумя параллельно включенными ступенями центробежного вентилятора - 1,2 м/с, обеспечивается одним из ряда центробежных вентиляторов, кратных по производительности исходному.Fan head H = 1 m, Float stroke L = 3 m, The mass ratio of the rods and the lifting oil column is 1.5. The diameter of the hydraulic cylinder is F = 0.8 m. The specific gravity of the liquid is 1 kg / cm ³ . The speed of the float with two parallel-connected centrifugal fan steps - 1.2 m / s, is provided by one of a series of centrifugal fans, multiple in terms of the original capacity.

Результаты расчета.Calculation results.

Длина тороидальной части поплавка (L_т): к(H+1,5 H); где к - коэффициент, учитывающий конфигурацию тороидальной части поплавка. L_т=1,15(1 м+1,5 2 м)=4,5 м. Длина гидроцилиндра L=2L+H+L_т=2 3 м+1 м+4,5 м=11,5 м. Усилие одного гидроцилиндра F=2π(Ф/2)² 0,1 кГ/см²=2,5 т. Длина гидроцилиндров), приведенных на фиг. 2 L=8 м (без тороидальной части).The length of the toroidal part of the float (L _t ): k (H + 1,5 H); where k is a coefficient taking into account the configuration of the toroidal part of the float. L _t = 1.15 (1 m + 1.5 2 m) = 4.5 m. The length of the hydraulic cylinder L = 2L + H + L _t = 2 3 m + 1 m + 4.5 m = 11.5 m. The force of one hydraulic cylinder F = 2π (Ф / 2) ² 0.1 kg / cm ² = 2.5 tons. The length of the hydraulic cylinders) shown in FIG. 2 L = 8 m (without the toroidal part).

Усилия на устьевом штоке любой скважины, расположенные между указанными в таблице обеспечиваются снижением начального давления в замкнутом контуре АБ. Скорость устьевого штока (поплавка) может обеспечивается расходом центробежного вентилятора (из параметрического ряда центробежных вентиляторов), равным по величине сумме ступеней из таблицы. При замене рабочей жидкости (например, воды на антифриз с удельным весом 1,25 кГ/см³) усилия на штоке возрастут в 1,25 раза (до 28 т).Efforts on the wellhead of any well located between those indicated in the table are provided by lowering the initial pressure in the closed circuit AB. The speed of the wellhead rod (float) can be ensured by the flow rate of the centrifugal fan (from the parametric series of centrifugal fans), equal to the sum of the steps from the table. When replacing the working fluid (for example, water with antifreeze with a specific gravity of 1.25 kg / cm ³ ), the forces on the rod will increase 1.25 times (up to 28 tons).

Таким образом, имея небольшое количество одинаковых и простых по конструкции приводов можно обеспечить работу двух или одной любой конкретной скважины. Центробежный вентилятор проще трех вального редуктора, не связан напрямую с поплавками и электрическому приводу не требуется увеличение крутящего момента (электродвигатели станков-качалок имеют максимальный крутящий момент, в значительно превышающий номинальное значение) и который загружается равномерно в течение всего периода поднятия и опускания устьевого штока.Thus, having a small number of identical and simple in design drives can ensure the operation of two or one of any particular well. A centrifugal fan is simpler than a three-shaft gearbox, it is not directly connected with floats and the electric drive does not require an increase in torque (the electric motors of the pumping units have a maximum torque significantly exceeding the nominal value) and which is loaded uniformly during the entire period of raising and lowering the wellhead rod.

Устройство, приведенное на фиг. 3 работает следующим образом. Параметры гидроцилиндров и центробежного вентилятора выбираются как было описано в работе скважин фиг. 1, 2. Воздух от центробежного вентилятора направляется в рабочие полости гидроцилиндров 1, при этом управляющее устройство при помощи электротормозов концевых роликов гидроцилиндров путем задержки поплавков в нижних мертвых точках устанавливает одинаковый сдвиг по фазе относительно друг друга циклов работы полостей всех гидроцилиндров относительно первого. По сравнению с одиночным приводом КПД центробежного компрессора повышается, так как его рабочая область находится в вблизи точки максимального КПД и вдали от точке нулевого расхода.. Подгонка конкретных напоров приводов путем обеспечения равенства времен двойных ходов поплавков гидроцилиндров производится дросселями, регулируемыми как и управляющих клапана электронным блоком 14. Возможность продолжения работы при остановки одной или двух скважин для ремонта достигается корректированием давлений в замкнутых контурах скважин или установкой нового передаточного отношения на концевые тросовые ролики.The device shown in FIG. 3 works as follows. The parameters of the hydraulic cylinders and the centrifugal fan are selected as described in the wells of FIG. 1, 2. Air from the centrifugal fan is directed into the working cavities of the hydraulic cylinders 1, while the control device, using the electric brakes of the end rollers of the hydraulic cylinders, sets the floats in the lower dead points by the same phase shift relative to each other of the operation cycles of the cavities of all hydraulic cylinders relative to the first. Compared to a single drive, the efficiency of a centrifugal compressor is increased, since its working area is located near the point of maximum efficiency and far from the zero flow point. The specific pressure of the drives is adjusted by ensuring equal times of double strokes of the hydraulic cylinder floats made by throttles that are regulated like electronic control valves block 14. The ability to continue work when stopping one or two wells for repair is achieved by adjusting the pressures in closed circuits of the wells or mouth new to the new gearbox on end cable rollers.

Устройство, приведенное на фиг. 4, 5 работает следующим образом. В поплавковые балансиры заливается рабочая жидкость и появляется столб жидкости (Ншт в м), уравновешивающий веса всех штанг скважин в центре допустимого вертикального люфта на неподвижной оси. Во время работы гидроцилиндра рабочая жидкость может выдавливается в упомянутый зазор для обеспечения свободной подвески при небольшом ходе поплавка. Устанавливается ход штоков скважин поворотом наклонного диска 34 в вертикальной плоскости. Запускается центробежный вентилятор 16 включением электродвигателя 17, воздух (рабочий газ) начинает циркулировать по контуру перепуска воздуха на вход центробежного вентилятора, пока не установится номинальный перепад давления. Затем открываются краны двигателей и закрывается контур перепуска воздуха, поджатый центробежным вентилятором воздух подается в рабочие полости гидроцилиндров 1, которые с помощью наклонного диска 34 выходят на рабочий режим движения. Работа гидроцилиндров аналогична выше изложенным на фиг. 1. При этом наклонный диск 34 обеспечивает синхронное движение штоков всех скважин привода с равномерным или почти равномерным отставанием по фазе. После выбора конкретного центробежного вентилятора (расхода рабочего газа и постоянного напора центробежного вентилятора (например, Н=1 м) подгонка ходов штанг скважин (погружных насосов скважин) может производится грубо изменением передаточных отношений двойных тросовых роликов 44 и точно поворотом в вертикальной плоскости наклонного диска 34. Величина усилия грубо регулируется выбором расхода центробежного вентилятора (из параметрического ряда центробежных вентиляторов) и точно изменением среднего давления в контуре гидроцилиндра. Скорость каждого штока описывает синусоидальную кривую, причем легко получить варьируемое изменение скорости от нуля до максимума с помощью профилирования периферийной контактной поверхности (двойное превышение в максимуме ее осредненной скорости обеспечивается без профилирования). При этом расход центробежного вентилятора на два гидроцилиндра почти не будет изменяться при прокрутки наклонного диска, что сможет обеспечить работу центробежного вентилятора в узкой зоне работы в окрестности оптимальной точки его характеристики и обеспечит без стартерный запуск привода. Отличие в фазах работы поплавковых двигателей и всех штоков при нечетных значениях числа n обеспечивается массой наклонного диска (аналогия с двигателями внутреннего сгорания). Таким образом, решается основная проблема гидравлических поршневых приводов - сложное и не эффективное снижение скорости до нуля штоков одиночных скважин при проходе мертвых точек. При кратковременном ремонте одной из скважин регулируется сливом рабочей жидкости из гидроцилиндра разгрузки 43 величина новой высоты столба жидкости Ншт в м, а в гидроцилиндрах уменьшают расход рабочего газа перепуском его небольшой части на вход вентилятора. Если допустимый вертикальный люфт на неподвижной оси 39 при прокрутки вертикального диска на полный поворот больше 1 см, то для его уменьшения может быть установлено достаточное число пружинных шайб внутри втулки 38 с двух сторон на вертикальной оси 39.The device shown in FIG. 4, 5 works as follows. Working fluid is poured into the float balancers and a liquid column appears (Ншт in m), balancing the weights of all the rod rods in the center of the permissible vertical play on the fixed axis. During operation of the hydraulic cylinder, the working fluid can be squeezed out into the aforementioned gap to provide free suspension with a small stroke of the float. The course of the well rods is established by turning the inclined disk 34 in a vertical plane. The centrifugal fan 16 is started by turning on the electric motor 17, air (working gas) begins to circulate along the air bypass circuit to the inlet of the centrifugal fan until the nominal pressure drop is established. Then the cranes of the engines open and the air bypass circuit is closed, the air drawn by the centrifugal fan is supplied to the working cavities of the hydraulic cylinders 1, which, with the help of the inclined disk 34, go to the operating mode of movement. The operation of the hydraulic cylinders is similar to that described above in FIG. 1. At the same time, the inclined disk 34 provides synchronous movement of the rods of all drive wells with a uniform or almost uniform phase lag. After selecting a specific centrifugal fan (working gas flow rate and constant pressure of the centrifugal fan (for example, N = 1 m), the adjustment of the well bar moves (submersible well pumps) can be made by roughly changing the gear ratios of the double cable rollers 44 and turning it exactly in the vertical plane of the inclined disk 34 The magnitude of the force is roughly controlled by the selection of the flow rate of the centrifugal fan (from the parametric series of centrifugal fans) and precisely by changing the average pressure in the hydraulic cylinder circuit. each rod’s bosom describes a sinusoidal curve, and it is easy to obtain a variable speed change from zero to maximum by profiling the peripheral contact surface (double exceeding its maximum averaged speed at the maximum is provided without profiling) .In this case, the flow rate of the centrifugal fan for two hydraulic cylinders will hardly change during scrolling inclined disk, which can ensure the operation of a centrifugal fan in a narrow zone of work in the vicinity of the optimal point of its characteristics and both without exercising a starter drive from starting. The difference in the phases of operation of the float engines and all rods for odd values of the number n is provided by the mass of the inclined disk (analogy with internal combustion engines). Thus, the main problem of hydraulic piston drives is solved - a complex and not effective reduction of the speed to zero of the stocks of single wells when passing dead points. In the case of short-term repair of one of the wells, the value of the new height of the liquid column Ншт in m is regulated by draining the working fluid from the unloading hydraulic cylinder 43, and in the hydraulic cylinders, the flow of working gas is reduced by transferring a small part to the fan inlet. If the permissible vertical play on the fixed axis 39 when scrolling the vertical disk a full rotation is more than 1 cm, then a sufficient number of spring washers inside the sleeve 38 can be installed on both sides of the vertical axis 39 to reduce it.

Преимущества предлагаемого устройства заключаются в следующем:The advantages of the proposed device are as follows:

- единая (компактная) поплавковая приводная система для группы скважин с простой подстройкой режимов эксплуатации (переход на другое число скважин) для больших усилий на штоках с большим ресурсом работы (без поверхностей трения и низкой стоимостью).- a single (compact) float drive system for a group of wells with a simple adjustment of operating conditions (switching to a different number of wells) for large forces on the rods with a long service life (without friction surfaces and low cost).

- двойное превышение скорости в центральном сечении погружного поршневого насоса ведет к повышению эффективности привода.- double speeding in the central section of the submersible piston pump leads to increased drive efficiency.

- мягкий запуск электродвигателя без перегрузок и его равномерная работа, так как он связан с приводным механизмом не напрямую. Равномерная загрузка электродвигателя не возможна у механической качалки (перекладка сторон поверхностей в зубчатом зацеплении и износ) при подъеме противовеса с массой штанг плюс половины нефтяного столба.- soft start of the electric motor without overloads and its uniform operation, since it is not directly connected to the drive mechanism. Uniform loading of the electric motor is not possible with a mechanical rocking chair (shifting the sides of the surfaces in gearing and wear) when lifting the counterweight with the mass of rods plus half the oil column.

- полная и простая поплавковая безинерционная разгрузка массы штанг, которая обеспечивает работу любого числа скважин.- complete and simple float-free inertia-free unloading of the mass of rods, which ensures the operation of any number of wells.

При больших ходах поплавков гидроцилиндров возможно нагружение поплавка большими силами (перепадами), тогда как при больших ходах штока (кривошипа редуктора станка-качалки) большие усилия напрягают выходной вал редуктора.With large strokes of the hydraulic cylinder floats, it is possible to load the float with large forces (differences), while with large stroke of the rod (crank of the gearbox of the pumping unit), large forces strain the output shaft of the gearbox.

Улучшение эксплуатационных характеристик при использовании приводов скважинных насосов по заявляемой формуле изобретения (сокращение времени на обслуживание, повышение безопасности работ, уменьшение объема профилактических работ, сокращение времени на монтаж и демонтаж привода) главным образом зависит от следующих отличительных признаков и их совокупности.Improving the performance when using drives of borehole pumps according to the claimed claims (reducing the time for maintenance, improving the safety of work, reducing the amount of preventive work, reducing the time for mounting and dismounting the drive) mainly depends on the following distinguishing features and their combination.

1. Работа уплотнения в корпусе гидроцилиндра при малых перепадах давления.1. The operation of the seal in the housing of the hydraulic cylinder at small pressure drops.

2. Отсутствие жидких масел, емкостей масел и устройств компенсации утечек масел, загрязнения окружающей среды.2. Lack of liquid oils, oil containers and devices for compensating for oil leaks, environmental pollution.

3. Применение в качестве источника сжатого воздуха центробежных вентилятора (с низким уровнем давления) для снижения его оборотов и увеличении ресурса.3. The use of a centrifugal fan (with a low level of pressure) as a source of compressed air to reduce its speed and increase its life.

4. Отсутствие узлов трения в цилиндрах привода.4. The absence of friction units in the drive cylinders.

5. Применение схем замкнутых контуров для постоянства состава рабочего газа (воздуха) без их дозаправки рабочим газом во время работы.5. The use of closed loop circuits for the constancy of the composition of the working gas (air) without refueling with working gas during operation.

Таким образом, возможно применение простого модуля (гидроцилиндра) для приводов скважных насосов с большим ресурсом работы (без длинных расточек, трения поршней и утечек через них жидких масел, ресурсный центробежный вентилятор с малыми оборотами). Практически не добавляется дополнительная масса балансиров, так как мала масса поплавка по сравнению с массой колонны штанг, что обеспечивает снижение сил инерции и уменьшение суммарной массы привода по сравнению со станком-качалкой. Объединенные и простые по конструкции центробежные компрессора и их электродвигатели вместо многих и сложных по конструкции редукторов и электродвигателей (удельный вес данных агрегатов в стоимости станком-качалок является преобладающим) определяет экономический эффект предложенного устройства.Thus, it is possible to use a simple module (hydraulic cylinder) for drives of well pumps with a long service life (without long bores, friction of the pistons and leaks of liquid oils through them, a resource centrifugal fan with low revolutions). Almost no additional mass of balancers is added, since the mass of the float is small compared to the mass of the rod string, which ensures a decrease in inertia forces and a decrease in the total mass of the drive compared to the rocking machine. Combined and simple in design centrifugal compressors and their electric motors instead of many gearboxes and electric motors with complex construction (the share of these units in the cost of pumping units is predominant) determines the economic effect of the proposed device.

Claims

1. Turbo-air drive of a downhole sucker rod pump, comprising wellhead rods located vertically above the wellhead, a hydraulic cylinder with a float provided with a toroidal cavity in the lower part, a control device associated with limit switches at the dead points of the float positions and a controllable valve, a power unit including a centrifugal fan with an electric motor, the cylinder body is equipped with an upper bottom and a lower bottom, to which a gas duct is connected, the baffle of the float is connected by means of a flexible connection with the suspension of the wellhead rod, to seal the flexible connection in the lower part of the gas duct there is a gland, characterized in that the controllable valve is equipped with flanges, some of which are connected with the air cavities of the hydraulic cylinder under the upper bottom of the cylinder and under the baffle of the float, forming a closed loop, and others with the inlet and outlet of the centrifugal fan, the volume of the closed tight toroidal cavity of the float is sufficient to achieve a buoyancy force that balances the mass of the columns of the well rods, float and halves liftable weight oil column.

2. Turbo-air drive of a downhole sucker-rod pump according to claim 1, characterized in that the floats of the hydraulic cylinders interact with the elastic elements of centering and shock absorption of the moves at the dead points through a telescopic pipe mounted on top of the elastic element and below on the upper bottom of the float.

3. The turbo-air drive of the borehole sucker-rod pump according to claim 1, characterized in that at least one unified hydraulic cylinder is introduced, all hydraulic cylinders are equipped with upper rollers, the upper roller is connected by a flexible connection with the lower roller and the upper bottom of the float of the previous hydraulic cylinder, and the lower roller the last hydraulic cylinder is connected by a flexible connection with the septum of the latter and a chain transmission with interchangeable sprockets with an end roller connected by a cable roller of the wellhead rod, for each hydraulic cylinder there are two controlled textile, each with three flanges, one for communication with the closed cylinder air cavities of the hydraulic cylinder under the upper bottom of the hydraulic cylinder or under the baffle of the float and two with the inlet and outlet of the combined fan.

4. The turbo-air drive of the downhole sucker-rod pump according to claim 3, characterized in that the cable rollers of several wells are mounted on racks and are connected by contact rollers from above with a rotating inclined disk approximately uniformly along its peripheral profiled surface, the two hydraulic cylinders orthogonal in phase interact using pushers with four lower and upper contact rollers, and the discharge hydraulic cylinder through the float is fixed with a rotating attachment and adjustment of the angle of the inclined disk to Vision vertical axis, fixed racks on the farm, the swash plate centered on top of the mobile sleeve fixed axis, fastened on the farm, and the bottom of the circular hole unloading cylinder cover plates mounted on the cylinder unloading buoy.

5. The turbo-air drive of the downhole sucker-rod pump according to claim 4, characterized in that for several wells with low and high pressure lines of a centrifugal fan, the working cavities of all hydraulic cylinders are connected in parallel through controlled valves and throttles, the electronic control device for the uniformity of phases of inclusion in the operation of the wells is connected with electrobrake of the upper rollers of each hydraulic cylinder.