Гидравлический привод для скважинного штангового насоса

Область использования: полезная модель относится к устройствам для добычи нефти, в частности к наземному электро-гидравлическому оборудованию, которое приводит в действие штанговый скважинный насос. Сущность полезной модели: гидравлический привод содержит соединенные между собой реверсивный регулируемый гидравлический насос-мотор 2 и реверсивный приводной электродвигатель 3, гидравлически соединенные с баком 6 для рабочей среды, а, через запорный электрогидравлический элемент 8, - с полостью гидроцилиндра 1. Система управления состоит из соединенных между собой программируемого устройства управления 5 и введенного в устройство частотного преобразователя 4. Частотный преобразователь 4 соединен с реверсивным приводным электродвигателем 3. Программируемое устройство управления 5 соединено с датчиком 10 давления в магистрали, датчиком 11 перемещения штока гидроцилиндра 3 серворегулятором насоса-мотора 2. Частотный преобразователь 4 по управляющему сигналу из устройства 5, формируемому по данным датчика 11, управляет работой электродвигателя 3 и соединенного с ним насоса-мотора 2, изменяя режим работы гидропривода в соответствии с изменением нагрузок на шток поршня штангового скважинного насоса. При этом торможение электродвигателем выполняет функцию уравновешивания гидравлического привода скважинного штангового насоса. Частотный преобразователь 4 выполнен с возможностью рекуперации электрической энергии и снабжен устройством накопления рекуперируемой электрической энергии. Гидропривод содержит линию очистки и охлаждения масла, в частности, реверсивный фильтр 9, включенный между запорным элементом 8 и гидроцилиндром 1. Охлаждение масла происходит в маслобаке 6. Дополнительно могут быть установлены соединенные последовательно маслоохладитель 14, фильтр 13 и циркуляционный насос 12. Достигаемый технический результат: оперативное изменение режимов работы гидропривода при изменении нагрузок на шток поршня штангового скважинного насоса при одновременном повышении КПД путем повышения экономии электроэнергии. 1 н.п.ф.; 5 з.п.ф.; 2 илл.

Полезная модель относится к устройствам для добычи нефти, в частности к наземному гидравлическому оборудованию, которое приводит в действие штанговый скважинный насос.

Основным видом устройств, широко используемых в настоящее время в качестве приводов штанговых скважинных насосов, являются механические балансирные станки-качалки. Значительный вес механических частей таких приводов требует существенных затрат на изменение длины хода штока, балансировку и на обустройство фундаментов. Значительный вес приводов ограничивает возможность их переноса с одной скважины на другую, а также установку на плавучих, болотистых и обводняемых грунтах. Балансирные станки-качалки с ходом штока более 4 м практически не осуществимы в связи с резким увеличением их массы.

В связи с этим все более широкое применение находят гидроприводы штанговых скважинных насосов. В России действует ГОСТ Р 51763-2001 «Приводы скважинных штанговых насосов», который регламентирует общие требования к механическим и гидравлическим приводам. Такие приводы имеют в 3-5 раз меньшую массу, чем механические. Гибкость управления потоком масла обеспечивает гидравлическим приводам преимущество в эксплуатации. При этом за счет малой инерции гидромашин достигается быстрое и автоматизируемое изменение хода штока скважинного насоса, числа ходов в минуту, изменение скорости подъема и опускания штанг. В конструкции гидропривода штангового скважинного насоса используется насосная установка, обеспечивающая поток масла под давлением, и гидроцилиндр, поршень и шток которого движутся под действием потока масла от насосной установки. Шток гидроцилиндра непосредственно или через механическую систему (например, через блок с гибким тяговым органом) соединен со штоком штангового скважинного насоса. Насосная установка, в свою очередь, состоит из приводного двигателя, насоса и системы управления. При этом для обеспечения равномерного потребления энергии приводным двигателем во всем цикле подъема и опускания штанг выполняют балансирование гидропривода, которое, также как в обычных станках-качалках, состоит в статическом уравновешивании колонны штанг скважинного насоса и в динамическом уравновешивании моментов инерции движущихся частей.

Недостаток известного гидропривода заключается в отсутствии возможности оперативного изменения условий балансировки при изменении параметров добычи и характеристик скважины в процессе эксплуатации, а именно: изменение нагрузки на шток гидроцилиндра, количество откачиваемой нефти и ее плотность, длина хода штока скважинного насоса.

Известен гидравлический привод по патенту US 5827051 «Regenerative hydraulic power transmission for down-hole pump» US Classes 417/375, 417/904, 60/414, опубл. 27 октября 1998 г., в котором используется приводной электродвигатель, гидроцилиндр и реверсивный по потоку регулируемый аксиально-поршневой насос-мотор. Реверс качающего узла насоса и изменение подачи гидравлического насоса-мотора осуществляется устройством управления, представляющим собой механическую связь с движущимся штоком (патент US 5743716 "Reversible pump controller" F04B 49/00). При подъеме штанг насос-мотор работает как насос и подает масло в штоковую полость гидроцилиндра, а при опускании штанг масло через насос-мотор сливается в бак. При ходе штанг вниз насос-мотор переходит в моторный режим и раскручивает маховик, соединенный с валом приводного двигателя. За счет сил инерции маховика осуществляется динамическое балансирование привода и повторное использование (регенерация) энергии для подъема штанг в следующем цикле.

Недостатком указанного известного гидравлического привода является большой объем и масса маховика, а также фиксированный момент инерции маховика для балансирования, который невозможно оперативно изменять при изменении параметров добычи и характеристик скважины в процессе эксплуатации, таких как нагрузка на штоке, количество откачиваемой нефти и ее плотность, длина хода штока скважинного насоса. В этом данная конструкция повторяет недостатки механических станков-качалок.

Известен гидравлический привод по патенту US 5996688 «Hydraulic pump jack drive system for reciprocating an oil well pump rod» класс МПК E21B 43/00, опубликовано 28 апреля 1998 г., кроме основного гидроцилиндра используют дополнительный гидроцилиндр, соединенный с резервуаром, заполненным сжатым газом (пневмогидроаккумулятор). Давление и энергию сжатого газа используют для статического и динамического балансирования гидравлического привода и возвратно-поступательного движения штока.

Однако недостатком известного гидравлического привода, в первую очередь, является большой объем и масса пневмогидроаккумулятора, а также фиксированное давление газа (азота) в пневмоаккумуляторе для балансирования, которое невозможно оперативно изменять при изменении параметров добычи и характеристик скважины в процессе эксплуатации, таких как нагрузка на штоке, количество откачиваемой нефти и ее плотность, длина хода штока скважинного насоса. Кроме того, недостатком является относительно невысокий КПД гидропривода, в котором при движении масла в трубах и гидроаппаратах происходит завихрение жидкости и превращение гидравлической энергии в тепловую.

Известны гидроприводы глубинного штангового насоса по патентам Российской федерации 2277644 C1 МПК F04B 47/04 опубл. 10.06.2006 и 76085 МПК F04B 47/04 опубл. 10.09.2008, а также "Гидравлический привод подъемного устройства", предназначенный для приведения в действие скважиного штангового насоса по патенту РФ 92488 U1 МПК F04B 47/04 опубл. 20.03.2010.

Гидропривод глубинного насоса по патенту РФ 2277644 С1 МПК F04B 47/04 опубл. 10.06.2006 содержит гидроцилиндр, соединенный со штоком скважинного насоса, емкость (бак) для рабочей жидкости, силовой насос и пневмогидроаккумулятор. Реверсирование движения штока и изменение скорости его движения производится с помощью пропорционального дросселирующего гидрораспределителя, связанного с системой управления. Система управления содержит верхний и нижний выключатели и управляемый ими электромагнитный элемент, обеспечивающий переключение гидрораспределителя. Для зарядки пневмогидроаккумулятора используют дополнительный насос и гидрораспределитнель.

Гидропривод глубинного насоса по патенту РФ 76085 МПК F04B 47/04 опубл. 10.09.2008 также содержит гидроцилиндр, соединенный со штоком скважинного насоса, емкость (бак) для рабочей жидкости, гидравлический насос и пневмогидроаккумулятор. Реверсирование движения штока производится с помощью гидрораспределителя, связанного с системой управления.

Гидравлический привод подъемного устройства, предназначенный для приведения в действие скважиного штангового насоса, патент РФ 92488 U1 МПК F04B 47/04 опубл. 20.03.2010, содержит рабочий и уравновешивающий гидроцилиндры, насос с электродвигателем, гидробак и гидрораспределитель, соединенный с блоком управления, вход которого соединен с датчиками конечных положений штока. Частота реверса хода штока определяется изменением времени паузы между переключениями направления потока рабочей жидкости гидрораспределителем.

Недостатком вышеописанных гидроприводов является отсутствие возможности оперативного изменения режима работы гидропривода при изменении параметров добычи и характеристик скважины в процессе эксплуатации, таких как нагрузка на штоке, количество откачиваемой нефти и ее плотность, длина хода штока скважинного насоса, а также низкий кпд, обусловленный гидравлическими потерями в гидрораспределителе при работе с нерегулируемым насосом.

Наиболее близким к предлагаемому является электрогидравлический привод для скважинного штангового насоса по заявке на патент US 2011/0014064 Al "Hydraulic Oil Well Pumping Apparatus" класс МПК Е21B 43/12, F04B 35/00 опубл. 20 января 2011 г. заявитель "Petro Hydraulic Lift System" (Lafkin, US). В этом устройстве применен гидроцилиндр, приводной двигатель, регулируемый насос компенсационного типа с наклонной шайбой, два гидрораспределителя (пропорциональный дроссселирующий гидрораспределитель, регулирующий поток, и дискретный гидрораспределитель, реверсирующий поток, функционально аналогичный запорному электрогидравлическому элементу), предохранительный клапан, бак для рабочей жидкости, электронная система управления, включающая программируемое устройство управления (контроллер), соединенная с датчиками хода штока гидроцилиндра. Устройство управления обеспечивает реверс и изменения скорости движения штока гидроцилиндра.

Недостатком указанного гидравлического привода является пассивное уравновешивание поднимаемой колонны штанг скважинного насоса силами гидравлического трения, что снижает его кпд.

Заявленная полезная модель решает задачу создания гидравлического привода для скважинного штангового насоса, осуществление которого позволяет достичь технического результата, заключающегося в возможности оперативного изменения режимов работы гидропривода при изменении нагрузок на шток поршня штангового скважинного насоса при одновременном повышении КПД путем повышения экономии электроэнергии.

Сущность полезной модели состоит в том, что в заявленном гидравлическом приводе для скважинного штангового насоса, содержащем регулируемый гидравлический насос, подключенный к приводному электродвигателю, гидроцилиндр, бак для рабочей среды, запорный электрогидравлический элемент, предохранительный клапан, включенный в напорную линию насоса, датчик перемещения штока гидроцилиндра, систему управления, включающую программируемое устройство управления, при этом насос гидравлически соединен с баком для рабочей среды и, через запорный электрогидравлический элемент, с полостью гидроцилиндра, новым является то, что регулируемый гидравлический насос представляет собой регулируемый гидравлический реверсивный по потоку насос-мотор, а в систему управления введен частотный преобразователь, при этом система управления состоит из соединенных между собой программируемого устройства управления и частотного преобразователя, причем программируемое устройство управления соединено с датчиком перемещения штока гидроцилиндра и с серворегулятором реверсивного насоса-мотора, а частотный преобразователь соединен с приводным электродвигателем. При этом частотный преобразователь выполнен с возможностью рекуперации электрической энергии и, кроме того, снабжен устройством накопления рекуперируемой электрической энергии. Кроме того, гидравлический привод для скважинного штангового снабжен: реверсивным фильтром, включенным между запорным электрогидравлическим элементом и гидроцилиндром; снабжен отдельной линией очистки и охлаждения масла, состоящей из соединенных между собой циркуляционного насоса, фильтра и маслоохладителя, подключеных к баку для рабочей среды циркуляционным насосом и маслоохладителем; снабжен датчиком давления в магистрали между насосом и гидроцилиндром, который включен в соответствующую магистраль и подключен к программируемому устройству управления.

Технический результат достигается следующим образом. Признаки формулы полезной модели: "Гидравлический привод для скважинного штангового насоса, содержащий регулируемый гидравлический насос, подключенный к приводному электродвигателю, гидроцилиндр, бак для рабочей среды, запорный электрогидравлический элемент, предохранительный клапан, включенный в напорную линию насоса, датчик перемещения штока гидроцилиндра, систему управления, включающую программируемое устройство управления, при этом насос гидравлически соединен с баком для рабочей среды и, через запорный электрогидравлический элемент, с полостью гидроцилиндра,..." являются неотъемлемой частью заявленного гидропривода и обеспечивают его работоспособность, а, следовательно, обеспечивают достижение заявленного технического результата, заключающегося в возможности оперативного изменения режимов работы гидропривода при изменении нагрузок на шток поршня штангового скважинного насоса при одновременном повышении КПД путем повышения экономии электроэнергии.

Кроме того:

- насос представляет собой регулируемый насос-мотор, реверсируемый по потоку рабочей среды (масла);

- введен частотный преобразователь (это устройство, которое состоит из выпрямителя с шиной постоянного тока и контура преобразования частоты и напряжения. К шине постоянного тока могут подключаться внешние устройства, например, устройства для накопления электрической энергии);

- приводной электродвигатель присоединен к частотному преобразователю, управляемому программируемым устройством управления, что обеспечивает управление генераторным режимом электродвигателя при торможении в процессе опускания штанг скважинного насоса;

- при этом частотный преобразователь выполнен с возможностью рекуперации электрической энергии с отдачей ее в сеть или с накоплением в накопительном устройстве привода;

- система управления состоит из соединенных между собой программируемого устройства управления (например, контроллера) и частотного преобразователя. Программируемое устройство управления подключено к датчику перемещения штока гидроцилиндра и, кроме того, к серворегулятору насос-мотора.

Программируемое устройство управления контролирует режим работы гидравлического привода и управляет приводом по заданной оператором программе.

Датчик перемещения штока гидроцилиндра осуществляет непрерывное слежение за положением штока. Сигнал от датчика перемещения штока поступает в электронную систему управления.

При пуске гидропривода насос-мотор подает рабочую среду (масло) в штоковую полость гидроцилиндра и поднимает шток. При достижении заданного верхнего положения штока, определяемого датчиком, программируемое устройство управления плавно возвращает серворегулятор насоса-мотора в нулевое положение и затем плавно меняет направление движения рабочей среды (масла) в насосе-моторе на противоположное. Рабочая среда начинает перекачиваться насосом из рабочей (штоковой) полости гидроцилиндра в бак для рабочей среды. Поршень и шток гидроцилиндра под действием сил тяжести начинают движение вниз и позволяют опускаться штоку штангового скважинного насоса, который при этом преодолевает силу трения штанг о стенки скважины. При этом опускающиеся части оборудования начинают двигаться с ускорением в поле тяготения Земли по закону Ньютона. В результате насос-мотор под действием давления жидкости, поступающей из штоковой полости, переходит в моторный режим и начинает вращать ротор приводного электродвигателя быстрее, чем вращается электромагнитное поле в его статоре, бегущее с частотой, первоначально заданной частотным преобразователем. Вследствие этого приводной электродвигатель переходит в генераторный режим. Частотный преобразователь, фиксирует отклонение в режиме работы электродвигателя и вносит требуемую корректировку в частоту вращения электродвигателя, инициируя торможение электродвигателя. При этом, поскольку частотный преобразователь выполнен с возможностью рекуперации электрической энергии и снабжен устройством накопления рекуперируемой электрической энергии, то генерируемая электромашиной электрическая энергия рекуперируется и накапливается в частотном преобразователе в устройстве накопления рекуперируемой электрической энергии, например, накапливается в батарее конденсаторов, подключенной на клеммы частотного преобразователя.

Таким образом, при торможении колонны штанг в верхнем положении и при ее опускании электродвигатель переходит в генераторый режим. При этом крутящий момент сопротивления электромашины в режиме генератора, автоматически регулируемый частотным преобразователем (торможение электродвигателем), обеспечивает балансировку (уравновешивание) гидропривода при опускании колонны штанг скважинного насоса в соответствии с воздействующей в настоящий момент времени нагрузкой на шток поршня штангового скважинного насоса.

Благодаря заявленным связям, обратимая электромашина (приводной электродвигатель, регулируемый гидравлический реверсивный по потоку насос-мотор) позволяет при помощи частотного преобразователя возвращать (рекуперировать) в питающую сеть или в накопитель электроэнергии часть энергии, запасенной при опускании штанг скважинного насоса. Частотный преобразователь использует рекуперированную энергию в цикле подъема штанг скважинного насоса, снижая тем самым количество электроэнергии, потребляемой из сети. В результате обеспечивается более равномерное потребление мощности из электросети при изменении нагрузок на шток поршня штангового скважинного насоса.

Таким образом, в заявляемом гидравлическом приводе для скважинного штангового насоса торможение электродвигателем выполняет функцию уравновешивания гидравлического привода скважинного штангового насоса маховиком или пневмогидроаккумулятором, в приведенных аналогах, или пассивного уравновешивания поднимаемой колонны штанг скважинного насоса силами гидравлического трения - в прототипе. При этом крутящий момент сопротивления электродвигателя в режиме генератора, автоматически регулируемый частотным преобразователем, обеспечивает балансировку (уравновешивание) гидропривода при опускании колонны штанг скважинного насоса в широком диапазоне нагрузок, а рекуперация энергии частотным преобразователем приводит к снижению количества потребляемой электроэнергии при подъеме штанг.

Таким образом, в гидравлическом приводе для скважинного штангового насоса, выполненном в соответствии с заявленной формулой изобретения, обеспечивается возможность создания оптимального варианта управления входящими в него исполнительными устройствами, позволяющего оперативно изменять их режимы работы при изменении нагрузок на шток поршня штангового скважинного насоса в процессе эксплуатации скважины, одновременно обеспечивая и равномерное потребление электроэнергии приводным электродвигателем во всем цикле подъема и опускания штанг, и снижение потребления электрической энергии, что повышает КПД заявленного гидравлического привода.

Как показали испытания, заявленный гидравлический привод скважинного штангового насоса потребляет на 30-35% меньше электроэнергии, чем станок-качалка в тех же условиях, КПД которой оценивается величиной 70%. КПД заявляемого устройства в целом приближается к 85%, что соответствует лучшим известным достижениям в современном гидроприводе на транспорте.

Кроме того, предлагаемое выполнение заявленного гидравлического привода для скважинного штангового насоса упрощает его гидравлическую часть и снижает металлоемкость конструкции.

Предохранительный клапан, включен в напорную линию насос-мотора для предотвращения в аварийных ситуациях повышения рабочего давления в гидросистеме свыше допустимого.

Устройство может быть снабжено датчиком давления в магистрали между насосом и гидроцилиндром, который включен в соответствующую магистраль и подключен к устройству управления. Датчик давления в рабочей полости используют для контроля параметров работы гидросистемы и скважинного штангового насоса.

Устройство может быть снабжено реверсивным фильтром, включенным между запорным электрогидравлическим элементом и гидроцилиндром. Фильтр обеспечивает очистку масла от продуктов износа и увеличивает ресурс устройства.

Устройство, может быть дополнительно снабжено соединенными последовательно фильтром, маслоохладителем и реверсивным насосом, подключенными к баку для рабочей среды. В этом случае реверсивный фильтр между запорным электрогидравлическим элементом и гидроцилиндром не подключают. При этом использование маломощного насоса для прокачивания рабочей среды через фильтр и маслоохладитель по отдельному контуру, не связанному с основным контуром, обеспечивает дополнительную экономию электроэнергии. Использование отдельного контура для охлаждения рабочей среды эффективно для гидроприводов заявленной конструкции при большой мощности.

Таким образом, из вышеизложенного следует, что заявленный гидравлический привод для скважинного штангового насоса при осуществлении обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в возможности оперативного изменения режимов работы гидропривода при изменении нагрузок на шток поршня штангового скважинного насоса при одновременном повышении КПД путем повышения экономии электроэнергии.

На фиг.1 изображена принципиальная гидравлическая схема заявленного гидравлического привода для скважинного штангового насоса с прямой фильтрацией рабочей среды; на фиг.2 - c отдельным контуром для охлаждения рабочей среды.

Заявленный гидравлический привод для скважинного штангового насоса содержит гидроцилиндр 1, регулируемый гидравлический реверсивный по потоку насос-мотор 2, приводной электродвигатель 3, частотный преобразователь 4, программируемое устройство управления 5, например, программируемый контроллер, бак 6 для рабочей среды (масло), предохранительный клапан 7, включенный в напорную линию насоса-мотора 2, запорный электрогидравлический элемент 8, например, золотникового или клапанного типа, реверсивный фильтр 9, датчик 10 давления в магистрали между насосом 2 и гидроцилиндром 1, датчик 11 перемещения штока гидроцилиндра 1, расположенный над или рядом со штоком гидроцилиндра 1, например, магнитострикционного или лазерного типа.

Регулируемый гидравлический реверсивный по потоку насос-мотор 2 подключен к приводному электродвигателю 3 и гидравлически соединен с баком 6 для рабочей среды и, через запорный электрогидравлический элемент 8, - с полостью гидроцилиндра 1. Система управления состоит из соединенных между собой программируемого устройства управления 5 (далее - контроллер) и частотного преобразователя 4. При этом частотный преобразователь 4 подключен к приводному электродвигателю 3, а контроллер 5 подключен к датчику 11 перемещения штока гидроцилиндра, к серворегулятору насоса-мотора 2 и к датчику 10 давления в магистрали между насосом 2 и гидроцилиндром, включенным в соответствующую магистраль. Датчик 10 давления используют для контроля параметров работы гидросистемы и скважинного штангового насоса.

Частотный преобразователь 4 выполнен с возможностью рекуперации электрической энергии или снабжен устройством накопления рекуперируемой электрической энергии.

Гидропривод содержит линию очистки и охлаждения масла, в частности, реверсивный фильтр 7, включенный между запорным элементом 5 и гидроцилиндром 3. Охлаждение масла происходит в маслобаке 4.

При большой нагрузке и потребляемой мощности для снижения потерь энергии устройство может содержать отдельную линию очистки и охлаждения масла, в частности, соединенные между собой циркуляционный насос 12, фильтр 13 и маслоохладитель 14. Отдельная линия очистки подключена к баку 6 циркуляционным насосом 12 и маслоохладителем 14. В этом случае реверсивный фильтр 9 между запорным электрогидравлическим элементом 8 и гидроцилиндром 1 не подключают (фиг.2).

В заявленном гидравлическом приводе частотный преобразователь 4 выполнен с возможностью рекуперации электрической энергии и может быть снабжен устройством накопления рекуперируемой электрической энергии. Для обеспечения экономии и равномерности потребления энергии из сети в цикле подъем-опускание штанг скважинного насоса к шине постоянного тока частотного преобразователя может быть присоединен накопитель электроэнергии, например, батарея электролитических конденсаторов большой емкости (0,2 Ф и выше).

При относительно небольшой потребляемой мощности может быть использован обычный частотный преобразователь с накопителем энергии в контуре постоянного тока. В этом случае также будет обеспечено уравновешивание гидропривода крутящим моментом электромашины и выравнивание (сглаживание) потребления энергии, но без возврата энергии в питающую сеть.

Принцип действия специального высокоэффективного двухконтурного частотного преобразователя, используемого для возврата электроэнергии в сеть и для ее накопления в контуре постоянного тока, аналогичен описанному в патенте США 5449993 "Regenerative AC to DC converter" класс МПК H02P 3/14, 6/00 опубликовано 12.09.1995 г. Частотный преобразователь состоит из выпрямителя с шиной постоянного тока и контура преобразования частоты и напряжения. Для возможности рекуперации электроэнергии используется дополнительный контур преобразования, повышающий напряжение, генерируемое электромашиной, выше напряжения питающей сети. К шине постоянного тока могут подключаться внешние устройства, например, устройства для накопления энергии.

Частотный преобразователь 4 соединен с приводным электродвигателем 3, что обеспечивает возможность управления тормозным режимом работы электродвигателя 3 посредством частотного преобразователя 8.

Работает заявляемое устройство следующим образом.

В исходном положении частотный преобразователь 4 находится в отключенном положении, двигатель 3 не работает и насос 2 не подает рабочую жидкость (масло) в гидросистему. Запорный элемент 8 удерживает шток гидроцилиндра от опускания.

При пуске устройства контроллер 5 подает сигнал управления на открытие запорного элемента 8, на частотный преобразователь 4 и на электромагнитное сервоуправление гидравлического насоса-мотора 2. Электродвигатель 3 начинает вращаться в заданную сторону. По сигналу контроллера насос-мотор 2 плавно увеличивает подачу масла в рабочую (штоковую) полость гидроцилиндра 1. Поршень и шток гидроцилиндра 1 приходят в движение и тянут вверх шток штангового скважинного насоса, преодолевая силу веса штанг и скважинной жидкости, а также силу трения штанг о стенки скважины. При этом в гидравлическом приводе по фиг.1 вся рабочая среда проходит через реверсивный фильтр 9. В гидравлическом приводе по фиг.2 циркуляционный насос 12 прокачивает рабочую среду через обычный фильтр 13 и маслоохладитель 14. Рабочая среда охлаждается и сливается обратно в бак 6.

При достижении заданного верхнего положения штока, определяемого датчиком 11, контроллер 5 плавно возвращает серворегулятор насоса-мотора 2 в нулевое положение и затем плавно меняет направление движения рабочей среды (масла) в насосе-моторе 2 на противоположное. Рабочая среда (масло) под действием на шток гидроцилиндра 1 силы веса поднятой колонны штанг начинает перетекать через насос-мотор 2 из рабочей (штоковой) полости гидроцилиндра 1 в бак для рабочей среды 6. Поршень и шток гидроцилиндра 1 под действием сил тяжести приходят в движение вниз и позволяют опускаться штоку штангового скважинного насоса, преодолевая силу трения штанг о стенки скважины. При этом опускающиеся части оборудования начинают двигаться с ускорением в поле тяготения Земли по закону Ньютона. Насос-мотор 2 под действием давления жидкости, поступающей из штоковой полости, переходит в моторный режим, и начинает вращать ротор электродвигателя 2 быстрее, чем вращается электромагнитное поле в его статоре, бегущее с частотой, заданной частотным преобразователем 4. Вследствие этого электродвигатель 2 переходит в генераторный режим, включается второй контур генерации в частотном преобразователе 4, возрастает генерируемое этим контуром напряжение и электроэнергия отдается в сеть или накапливается в батарее конденсаторов, подключенной на клеммы частотного преобразователя 4.

В результате, в заявляемом гидравлическом приводе для скважинного штангового насоса торможение электродвигателем выполняет функцию уравновешивания гидравлического привода скважинного штангового насоса маховиком или пневмогидроаккумулятором, в приведенных аналогах, или пассивного уравновешивания поднимаемой колонны штанг скважинного насоса силами гидравлического трения - в прототипе.

При достижении нижнего положения штока, определяемого датчиком 11 контроллер 5 плавно снижает до нуля поток рабочей жидкости в насосе-моторе (2). Далее цикл повторяется. Электроэнергия, запасенная в батарее конденсаторов частотного преобразователя (4) при опускании штанг, возвращается в основной контур частотного преобразователя и суммируется с электроэнергией, потребляемой из сети. Этим обеспечивается более равномерное потребление мощности из электросети.

В конкретном примере исполнения устройства в гидравлической части устройства:

в качестве регулируемого гидравлического реверсивного по потоку насоса-мотора применен регулируемый насос-мотор типа 416;

предохранительный клапан производства ОАО «Пневмостроймашина»;

фильтр "Aro-Hytos", электроуправляемый гидравлический клапан DBW.

В электрической части гибридного привода использован обычный асинхронный электродвигатель мощностью 30 кВт, 380 В;

частотный преобразователь с функцией рекуперации фирмы "Mitsubishi" или обычный частотный преобразователь фирмыVACON, блок конденсаторов фирмы FACON емкостью 0,2 Ф.

Применен гидроцилиндр с максимальным усилием 8 тонн и ходом штока 3,5 м с лазерным датчиком перемещения.

Система управления выполнена на основе серийного промышленного контроллера IFM;

электронный датчик (преобразователь) давления СДВ-И-40,0-4-20 мА.

Заявляемое техническое решение устраняет все недостатки, имеющиеся в аналогах и, кроме того, является простым в применении и производстве.

1. Гидравлический привод для скважинного штангового насоса, содержащий регулируемый гидравлический насос, подключенный к приводному электродвигателю, гидроцилиндр, бак для рабочей среды, запорный электрогидравлический элемент, предохранительный клапан, включенный в напорную линию насоса, датчик перемещения штока гидроцилиндра, систему управления, включающую программируемое устройство управления, при этом насос гидравлически соединен с баком для рабочей среды и через запорный электрогидравлический элемент - с полостью гидроцилиндра, отличающийся тем, что регулируемый гидравлический насос представляет собой регулируемый гидравлический реверсивный по потоку насос-мотор, а в систему управления введен частотный преобразователь, при этом система управления состоит из соединенных между собой программируемого устройства управления и частотного преобразователя, причем программируемое устройство управления соединено с датчиком перемещения штока гидроцилиндра и с серворегулятором реверсивного насоса-мотора, а частотный преобразователь соединен с приводным электродвигателем.

2. Гидравлический привод для скважинного штангового насоса по п.1, отличающийся тем, что частотный преобразователь выполнен с возможностью рекуперации электрической энергии.

3. Гидравлический привод для скважинного штангового насоса по п.2, отличающийся тем, что частотный преобразователь снабжен устройством накопления рекуперируемой электрической энергии.

4. Гидравлический привод для скважинного штангового насоса по п.1, отличающийсйя тем, что снабжен реверсивным фильтром, включенным между запорным электрогидравлическим элементом и гидроцилиндром.

5. Гидравлический привод для скважинного штангового насоса по п.1, отличающийся тем, что снабжен отдельной линией очистки и охлаждения масла, состоящей из соединенных между собой циркуляционного насоса, фильтра и маслоохладителя, подключенных к баку для рабочей среды циркуляционным насосом и маслоохладителем.

6. Гидравлический привод для скважинного штангового насоса по п.1, отличающийся тем, что снабжен датчиком давления в магистрали между насосом и гидроцилиндром, который включен в соответствующую магистраль и подключен к программируемому устройству управления.