Штанговращатель

Предложение относится к области нефтедобывающей промышленности, в частности к эксплуатации добывающей скважины штанговым насосом, а именно к устройствам для периодического поворота колонны насосных штанг.

Штанговращатель, содержащий корпус с установленным внутри механизмом поворота колонны штанг в виде червячной передачи, связанной с обгонной муфтой, узел соединения с полированным штоком колонны насосных штанг, узел соединения корпуса с траверсой балансира станка-качалки и рычаг. Узел соединения с полированным штоком выполнен в виде блока сухарей, содержащий сухари для зажима полированного штока, установленные в упорной втулке, контактирующей с верхним торцом опорного вала, насаженного на упорный подшипник, при этом опорный вал нижним концом соединен с червячным колесом с помощью шлицевого соединения, рычаг выполнен L-образной формы, одним концом соединенный с обоймой ведущего звена обгонной муфты, а другим концом, снабженным грузом, соединен тросом со стойкой балансира станка-качалки, а для подвески штанговращателя к траверсе балансира корпус снабжен двумя кронштейнами.

Щанговращатель обладает простой конструкцией и малой металлоемкостью в сравнении с известными устройствами аналогичного назначения. Такая конструкция штанговращателя позволяет полностью разгрузить узел поворота штанги, т.е. приводной узел от осевой нагрузки, что обеспечивает повышенную надежность его работы, предотвращается отвинчивание штанг. Изменение конструкции рычага поворота штанги обеспечивает поворот колонны насосных штанг за один ход балансира станка-качалки до 6° и более, что дает возможность увеличить срок службы колонны насосных штанг, и бесперебойной работы глубинного насоса и очистки внутренней поверхности насосно-компрессорных труб от парафина. Повышена также ремонтопригодность за счет использования обгонной муфты от автомобиля. Одним из преимуществ полезной модели является и то, что для его изготовления не требуется наладка производства отдельных узлов и некоторых деталей, поскольку в качестве их могут быть использованы выпускаемые автомобильной промышленностью, в частности, например обгонная муфта и узел червячного редуктора. 1. ф., 7 илл.

Предложение относится к области нефтедобывающей промышленности, в частности к эксплуатации добывающей скважины штанговым насосом, а именно к устройствам для периодического поворота колонны насосных штанг.

Известен штанговращатель (см. а.с. СССР 176224, 5МПК F04В 47/00, опубл. в Б.И. 37, 07.10.1992 г.) содержащий ведомую шестерню, жестко связанную с колонной насосно-компрессорных труб, ведущую шестерню, установленную на колонне штанг с возможностью вращательного и поступательного движения относительно ее продольной оси, а также полумуфты сцепления, одна из которых закреплена на торцевой поверхности ведущей шестерни, а другая - неподвижно на верхней головке насосной штанги. Штанговращатель располагается ниже устьевого уплотнения колонны штанг.

Недостатком такого штанговращателя является сложность его монтажа и обслуживания при эксплуатации.

Известен также штанговращатель содержащий корпус с крышкой, имеющий узел соединения с колонной штанг, рукоятку с узлом соединения с балансиром станка-качалки и механизм преобразования качательного движения рукоятки в однонаправленное прерывистое вращательное движение крышки. Механизм преобразования качательного движения рукоятки в однонаправленное прерывистое вращательное движение крышки выполнен в виде кулачкового вала и храпового механизма, колесо которого соединено с крышкой штанговращателя. Штанговращатель подвешивается на балансире и располагается выше устья скважины (рекламный проспект штанговращателя Пат Уэлл PW 252, изготовитель «Позитив Акшн Тул Вестрн Лтд», г.Калгари и г.Эдмонтон, штат Альберта, Канада).

Такое расположение штанговращателя обеспечивает доступ к нему и упрощает его монтаж и обслуживание при эксплуатации скважины.

Однако при эксплуатации происходит значительный износ основных узлов и деталей такого штанговращателя. Это объясняется тем, что основные детали механизма преобразования качательного движения рукоятки в однонаправленное прерывистое вращательное движение крышки, а именно храповое колесо и взаимодействующая с ним собачка имеют при заданных габаритах штанговращателя ограниченные размеры, а следовательно, и ограниченную площадь контакта, что и приводит к их быстрому износу. Кроме того, эффективность и надежность работы такого штанговращателя невелики, так как при его работе необходимо сначала выбрать зазор между собачкой и соответствующим зубом храпового колеса и только потом происходит поворот храпового колеса и связанных с ним крышки и колонны штанг.

Известен также штанговращатель (см. патент RU 2178835, 7 МПК Е21В 19/087, F04В 47/02, опубл. в Б.И. 27.01.2002 г.) содержащий корпус с установленным внутри механизмом поворота колонны насосных штанг в виде червячной передачи, связанной с обгонной муфтой, узел соединения с полированным штоком колонны насосных штанг, узел соединения корпуса с траверсой балансира станка-качалки и рычаг.

Известный штанговращатель по своей технической сущности более близок к предлагаемому и может быть принят в качестве прототипа.

В нем недостатки вышеприведенных аналогов частично устранены. Однако и он не лишен недостатков, в частности он сложен по конструкции, следовательно, сложна его сборка и разборка в случае необходимости ремонтных работ. Кроме того, в процессе работы механизм поворота колонны штанг, а именно червячное колесо испытывает большую нагрузку, что снижает его долговечность и надежность в связи ускоренного его износа.

Технической задачей настоящей полезной модели является упрощение конструкции, удобство в обслуживании, повышение надежности и увеличение долговечности, а также повышение ремонтопригодности.

Поставленная техническая задача решается описываемой полезной моделью, содержащей корпус с установленным внутри механизмом поворота колонны штанг в виде червячной передачи, связанной с обгонной муфтой, узел соединения с полированным штоком колонны насосных штанг, узел соединения корпуса с траверсой балансира станка-качалки и рычаг.

Новым является то, что узел соединения с полированным штоком выполнен в виде блока сухарей, содержащий сухари для зажима полированного штока, установленные в упорной втулке, контактирующей с верхним торцом опорного вала, насаженного на упорный подшипник, при этом опорный вал нижним концом соединен с червячным колесом с помощью шлицевого соединения, рычаг выполнен L-образной формы, одним концом соединенный с обоймой ведущего звена обгонной муфты, а другим концом, снабженным грузом, соединен тросом со стойкой балансира, для подвески штанговращателя к траверсе балансира станка-качалки корпус снабжен двумя кронштейнами.

Представленные рисунки поясняют суть заявляемой полезной модели, где на фиг.1 изображен общий вид штанговращателя в продольном частичном разрезе, где видны блок сухарей, опорный вал насаженный на упорный подшипник, и в корпусе установленная червячная передача, а также кронштейны корпуса для подвески его тросами к траверсе балансира станка-качалки.

На фиг.2 - то же, что на фиг.1, сечение АА по фиг.1.

На фиг.3 - вид с боку, по стр.Б на фиг.1.

На фиг.4 - вид сверху на фиг.1.

На фиг.5 - штанговращатель, подвешенный на траверсе балансира станка-качалки, когда головка балансира находится в верхнем положении, и рычаг, снабженный грузом, соединенный с помощью троса со стойкой балансира.

На фиг.6 - рычаг штанговращателя в исходном положении в увеличенном виде.

На фиг.7 - то же, что на фиг.5, рычаг штанговращателя находится в рабочем положении, при котором его груз находится в крайней верхней точке, перед началом возвращения рычага в исходное положение.

Штанговращатель содержит корпус 1 с крышкой 2 (см. фиг.1), внутри которого установлен автономный механизм поворота колонны насосных штанг 3 (см. фиг.5 и 6), выполненный в виде червячной передачи и обгонной муфты 4. Червячная передача включает червяк 5 (см. фиг.1 и 2) и червячное колесо 6 соединенное шлицевым соединением с опорным валом 7, насаженным на упорный подшипник 8. Ведущее звено 9 обгонной муфты с натягом установлен в обойме 10, а ведомое звено 11 соединен с червяком 5. Над опорным валом 7 установлен блок сухарей, включающий упорную втулку 12, сухариков 13 и накидную гайку 14, для зажима полированного штока 15 колонны насосных штанг 3. Корпус 1 снабжен кронштейнами 16 и 17 для подвески штанговращателя тросами 18 и 19 к траверсе 20 станка-качалки (см. фиг.5 и 7). Рычаг 21, выполненный по форме L, закреплен к обойме 10 и снабжен грузом 22, позволяющим сместить центр тяжести рычага, что обеспечивает его поворот на наибольший угол. К рычагу, имеющего П-образный профиль, закреплен одним концом трос 23, который другим концом закреплен к стойке 24 балансира 25 станка-качалки.

Штанговращатель работает следующим образом. После монтажа штанговращателя как это изображено на фиг.5 и 7 производят настройку угла поворота рычага 21 штанговращателя в зависимости от длины хода колонны насосных штанг 3 и типоразмера станка-качалки. По окончании подготовительных работ привод станка-качалки запускают в работу.

При движении балансира 25 станка-качалки вниз (см. фиг.7) под действием натяжения троса 23 происходит поворот вверх L-образного рычага 21 и связанного с ним через обойму 10 и ведущего звена 9 обгонной муфты и ее ведомого звена 11, которое передает крутящий момент червяку 5. Последний вращаясь передает усилие червячному колесу 6, которое в свою очередь получая вращение приводит к повороту связанного с ним опорного вала 7, который передает усилие упорной втулке 12, поворачивая ее и связанную с ней колонну насосных штанг 3. При достижении головки 26 балансира 25 нижней точки (см. фиг.7) рычаг 21 с грузом 22 занимает крайнее верхнее положение, при котором угол поворота колонны насосных штанг достигает 6° и более в зависимости от заданного режима работы станка-качалки, т.е. от длины хода полированного штока 3 или путем изменения длины тяги троса 23. При ходе балансира 25 станка-качалки вверх рычаг 21 под действием груза 22 занимает исходное положение (см. фиг.5). Далее цикл повторяется.

Технико-экономическое преимущество предложения заключается в следующем.

Предлагаемый штанговращатель обладает простой конструкцией и малой металлоемкостью в сравнении с известными устройствами аналогичного назначения. Такая конструкция штанговращателя позволяет полностью разгрузить узел поворота штанги, т.е. приводной узел от осевой нагрузки, что обеспечивает повышенную надежность его работы, предотвращается отвинчивание штанг. Изменение конструкции рычага поворота штанги обеспечивает поворот колонны насосных штанг за один ход балансира станка-качалки до 6° и более, что дает возможность увеличить срок службы колонны насосных штанг, и бесперебойной работы глубинного насоса и очистки внутренней поверхности насосно-компрессорных труб от парафина. Повышена также ремонтопригодность за счет использования обгонной муфты от автомобиля. Одним из преимуществ полезной модели является и то, что для его изготовления не требуется наладка производства отдельных узлов и некоторых деталей, поскольку в качестве их могут быть использованы выпускаемые автомобильной промышленностью, в частности, например обгонная муфта и узел червячного редуктора.

Штанговращатель может быть использован в различных климатических условиях круглый год.

Штанговращатель, содержащий корпус с установленным внутри механизмом поворота колонны штанг в виде червячной передачи, связанной с обгонной муфтой, узел соединения с полированным штоком колонны насосных штанг, узел соединения корпуса с траверсой балансира станка-качалки и рычаг, отличающийся тем, что узел соединения с полированным штоком выполнен в виде блока сухарей, содержащего сухари для зажима полированного штока, установленные в упорной втулке, контактирующей с верхним торцом опорного вала, насаженного на упорный подшипник, при этом опорный вал нижним концом соединен с червячным колесом с помощью шлицевого соединения, рычаг выполнен L-образной формы, одним концом соединен с обоймой ведущего звена обгонной муфты, а другим концом, снабженным грузом, соединен тросом со стойкой балансира станка-качалки, а для подвески штанговращателя к траверсе балансира корпус снабжен двумя кронштейнами.