Штанговый скважинный насос с увеличенной длиной хода и гидравлическим сливным клапаном
Изобретение относится к нефтедобывающей отрасли промышленности и может быть использовано при эксплуатации в составе скважинных штанговых насосных установок (СШНУ) штанговых глубинных насосов трубной конструкции.
Целью настоящего изобретения является повышение эксплуатационных возможностей штанговых глубинных насосов путем расширения диапазона максимально возможной длины хода штангового глубинного насоса при максимальном использовании унифицированных деталей и узлов.
Поставленная цель достигается изменением конструкции известного штангового глубинного насоса трубной конструкции путем использования дополнительных удлинительных патрубков, являющихся связующим элементом между всасывающим клапаном и нижним удлинительным патрубком штангового насоса, верхним удлинительным патрубком и гидравлическим сливным клапаном и использованием длинного плунжера сборной конструкции длиной 3120 мм вместо одинарного плунжера длиной 1333 мм, что в сумме обеспечивает максимально возможную длину хода плунжера штангового глубинного насоса при эксплуатации в скважине 5300 мм.
Приложение к заявке №2007114979/06(016261)
Привод скважинного насоса
Изобретение относится к оборудованию для добычи жидких веществ скважинными штанговыми насосами.
Известен привод скважинного насоса, содержащий кольцевой корпус, состоящий из двух торцевых стенок, между которыми расположены внутренняя и наружная цилиндрические стенки, зубчатое колесо.(RU901624A, 05.02.1982)
Основным недостатком вышеуказанного привода является то, что он имеет значительную массу из-за наличия длинного полого цилиндра.
Технической задачей, поставленной в настоящем изобретении, является снижение металлоемкости привода путем уменьшения длины полого цилиндра.
Указанная задача достигается за счет того, что в приводе скважинного насоса, содержащем кольцевой корпус, состоящий из двух торцевых стенок, между которыми расположены внутренняя и наружная цилиндрические стенки, причем внутри корпуса на одной торцевой стенке установлены вогнутая, выпуклая и два дугообразных упора, а также шестерня и зубчатое колесо, выполненные с цилиндрическими выступами, имеющими продольные пазы, причем шестерня и зубчатое колесо установлены с возможностью взаимодействия с зубьями вогнутого и выпуклого зубчатых венцов, выполненных с гильзами, имеющими продольные пазы, причем на другой торцевой стенке корпуса установлены дополнительные вогнутый и выпуклый упоры, два дополнительных дугообразных упора, дополнительные шестерня и зубчатое колесо, выполненные аналогично основной шестерне и основному зубчатому колесу, и взаимодействующие с зубьями дополнительного вогнутого и дополнительного выпуклого зубчатых венцов, выполненных с гильзами, имеющими продольные пазы, причем основная и дополнительная шестерни выполнены заодно целое с зубчатыми колесами, причем каждое зубчатое колесо шестерен находится в зацеплении с зубьями отдельной шестерни, посаженных на общий вал, снабженный шкивом, причем на внутренней стенке корпуса установлен с возможностью свободного вращения полый цилиндр с неподвижно закрепленным барабаном, содержащим один гибкий элемент, соединенный с противовесом, и другой гибкий элемент, соединенный со штангой, причем полый цилиндр снабжен направляющей ползуна, выполненного с двумя пальцами, полый цилиндр выполнен короче, примерно, на длину барабана и прямоугольной формы, например, тремя проемами на конце, обращенными к барабану, причем барабан выполнен с наружным и внутренним диаметром, равным наружному и внутреннему диаметру полого цилиндра, и с тремя выступами, имеющими размеры проема полого цилиндра, причем выступы барабана находятся в проемах полого цилиндра, а сам барабан расположен снаружи корпуса, причем барабан снабжен двумя дугообразными кронштейнами, неподвижно установленными на его наружной стенке перпендикулярно оси, и выполненными со сквозными отверстиями, причем через отверстие одного кронштейна пропущен гибкий элемент, соединенный двумя концами с противовесом, а через отверстие другого кронштейна пропущен гибкий элемент, соединенный двумя концами со штангой, причем две основные, а также две дополнительные дугообразные упоры соединены друг другу пластиной, причем пластина выполнена с выпуклой цилиндрической гранью, с диаметром, равным внутреннему диаметру наружной
цилиндрической стенки корпуса, причем на выпуклой цилиндрической грани пластины выполнены, например, два радиальных резьбовых отверстия снабженных болтами, пропущенными через сквозные отверстия, выполненными на наружной стенке корпуса, каждый палец ползуна выполнен двухступенчатым, причем диаметр близлежащих к ползуну частей пальца выбраны больше, чем диаметр крайней части пальца, причем торцевая стенка корпуса, близлежащая к барабану, выполнена с центральным отверстием, причем в это отверстие запрессован наружной стенкой подшипник скольжения, установленный на цилиндрической стенке барабана, причем барабан закрыт кожухом, выполненным в виде полого цилиндра с наружным и внутренним кольцевыми выступами на концах, причем наружным кольцевым выступом полый цилиндр закреплен к торцевой стенке корпуса, а внутренним - полый цилиндр закреплен к торцу внутренней цилиндрической стенки корпуса, причем на цилиндрической стенке полого цилиндра напротив ветвей гибкого элемента выполнены сквозные отверстия.
На фиг.1 изображен вид привода скважинного насоса в разрезе; на фиг.2 - разрез А-А фиг.3 (вид на ползун); на фиг.3 - разрез Б-Б фиг.1; на фиг.4 - разрез В-В фиг.1; на фиг.5 - вид А фиг.4; на фиг.6 - вид Б фиг.4; на фиг.7 изображено соединение полого цилиндра с барабаном; на фиг.8 изображен разрез Г-Г фиг.7; на фиг.9 - вид В фиг.3; на фиг.10 - вид Г фиг.9.
Привод содержит кольцевой корпус 1 (фиг.1), состоящий из двух торцевых стенок 2 и 3 (фиг.3), между которыми расположены цилиндрическая наружная стенка 4 и - внутренняя стенка 5. Наружная стенка 4 сидит на опоре 6. Внутри корпуса 1 на торцевой стенке 2 закреплены цилиндрические кронштейны (на фиг. не показаны), удерживающие вогнутый 7 и выпуклый 8 упоры (фиг.5). Они соединены напротив лежащими гранями 9 друг другу. Также внутри корпуса на торцевой стенке 2 с помощью осей 10 и гаек 11 установлены шестерня 12 и зубчатое колесо 13 (фиг.4). Они выполнены с цилиндрическими выступами 14, имеющими продольные пазы 15 (фиг.5), и взаимодействуют с зубьями вогнутого 16 и выпуклого 17 (фиг.3) зубчатых венцов, которые выполнены с гильзами 18 и 19, имеющими продольные пазы 20 и 21 (количество пазов зависит от диаметра шестерни и венцов). На другой торцевой стенке 3 корпуса 1 установлены дополнительные вогнутая 22 и выпуклая 23 (фиг.6) упоры, соединенные между собою в одно целое. Также на этой стенке с помощью осей 10 и гаек 11 установлены дополнительные шестерня 24 и зубчатое колесо 25. Они выполнены с цилиндрическими выступами 26, имеющими продольные пазы 15. Дополнительная шестерня 24 и зубчатое колесо 25 взаимодействуют с зубьями дополнительного вогнутого 27 и дополнительного выпуклого 28 зубчатых венцов, которые выполнены с гильзами 29 и 30, имеющими продольные пазы 31 и 32. Основная 12 и дополнительная 24 шестерни выполнены заодно целое с зубчатыми колесами 33. Зубья каждого зубчатого колеса 33 шестерен 12 и 24 находятся в зацеплении с зубьями шестерни 34, Эти шестерни посажены на общий вал 35, установленный на двух кронштейнах 36. Вал 35 снабжен шкивом 37. На внутренней стенке 5 корпуса установлен с возможностью свободного вращения полый цилиндр 38. Он снабжен направляющей 39 для ползуна 40 (фиг.2), выполненный из двух П-образного сечения желобов 41 с планками 42 по краям. На двух кронштейнах 43, жестко прикрепленных к полому цилиндру 38, и на планках 42 выполнены отверстия. Через эти отверстия пропущены болты 44. Они, с помощью закрученных гаек удерживают желобы 41 на кронштейнах 43. Ползун 40 снабжен двумя пальцами 45, которые выполнены в виде одного стержня 46, запрессованного в отверстие 47 на ползуне. Полый цилиндр 38 выполнен короче, примерно, на длину барабана 48 и прямоугольной формы, например, тремя проемами 49 (фиг.7) на конце, обращенных к барабану 48. Последний выполнен с наружным и внутренним диаметрами, равными наружному и внутреннему диаметру полого цилиндра 38, и с тремя выступами 50, имеющими размеры проема 49 полого цилиндра 38. Выступы 50 барабана находятся в проемах 49 полого цилиндра, а сам барабан расположен снаружи и правее торцевой стенки 3 корпуса 1. Барабан 48 снабжен двумя дугообразными кронштейнами 51, которые выполнены в виде пластин с отверстиями 52 и неподвижно установленных на наружной его стенке перпендикулярно оси барабана. Через отверстие 52 левого (по фиг.9) кронштейна 51 пропущен гибкий элемент 53, соединенный двумя концами с противовесом, а через отверстие 52 правого кронштейна 51 пропущен гибкий элемент 54, соединенный двумя концами со штангой. Напротив концов вогнутого и выпуклого упоров 8 и 9 размещены два дугообразных упора 55 и 56 (фиг.5), жестко соединенных друг с другом пластиной 57, вырезанной по наружным (выпуклым) граням этих упоров. Также пластина выполнена с выпуклой цилиндрической гранью 58, с диаметром, равным внутреннему диаметру наружной цилиндрической стенки 4 корпуса 1, и вогнутой гранью 59. На выпуклой цилиндрической грани 58 пластины 57 выполнены, например, два радиальных резьбовых отверстия (на фиг. не показаны) снабженные болтами 60, пропущенными через сквозные отверстия, выполненные на наружной стенке 4 корпуса 1. Этими болтами пластина 57 удерживает упоры 55 и 56 на стенке 4. Напротив концов дополнительных вогнутого и выпуклого упоров 22 и 23, аналогично дугообразным упорам 55 и 56 выполнены и установлены на наружной стенке 4 корпуса 1 дополнительные дугообразные упоры 61 и 62. Каждый палец 45 ползуна 40 выполнен двухступенчатым, причем диаметр близлежащих к ползуну частей 63 (в дальнейшем - толстые пальцы) пальца выбраны больше, чем диаметр крайней части 64 (в дальнейшем - тонкие пальцы) пальца. Торцевая стенка 3 корпуса 1, близлежащая к барабану 48, выполнена с центральным отверстием 65 (фиг.3). В это отверстие запрессован наружной стенкой подшипник скольжения 66, установленный на цилиндрической стенке барабана 48, который закрыт кожухом 67. Он выполнен в виде полого цилиндра 68 с наружным 69 и внутренним 70 кольцевыми выступами на концах. Наружным кольцевым выступом 69 полый цилиндр 68 закреплен болтами (на фиг. не показаны) к торцевой стенке 3 корпуса 1, а внутренним 70 - полый цилиндр закреплен к торцу внутренней цилиндрической стенки 5 корпуса 1. Для вывода ветвей 73 и 74 гибкого элемента 54 и ветвей 75 и 76 гибкого элемента 53 с внутренней полости кожуха 67 на стенке полого цилиндра 68 выполнены сквозные отверстия (на фиг. не показаны).
Привод работает следующим образом. После включения электродвигателя крутящий момент с помощью ременной передачи от шкива 37 передается двум шестерням 34. Они своими зубьями вращают зубчатые колеса 33. Вместе с этими зубчатыми колесами вращаются основная и дополнительная шестерни 12 и 24 со своими цилиндрическими выступами 14 и 26 (в дальнейшем - выступами). Основная шестерня 12 вращает своими зубьями вогнутый 16 и выпуклый 17 зубчатые венцы (в дальнейшем - венцы) с гильзами 18 и 19. Дополнительная шестерня 24 вращает дополнительные вогнутую 27 и выпуклую 28 венцы. Допустим что, основная и дополнительная шестерни 12 и 24 вращаются по часовой стрелке (по фиг.1) вместе с выступами 14 и 26. Тогда гильзы 18 и 29 основного 16 и дополнительного 27 вогнутых венцов вращаются по часовой стрелке (по фиг.5, если смотреть на привод справа с фиг.3), а гильзы 19 и 30 основного 17 и дополнительного 28 выпуклых венцов - против часовой стрелки. Допустим, что в первоначальный момент тонкий палец 64 ползуна 40 находится в продольном пазу (в дальнейшем - паз) 20 гильзы 18 (по фиг.5) вогнутого венца 16. При этом другой дополнительный тонкий палец 64 находится в пазу 31 гильзы 29 дополнительного вогнутого венца 27. Гильзы 18 и 29 вращают тонкие пальцы 64 по часовой стрелки (по фиг.5). Выходу этих пальцев из пазов 20 и 31 препятствуют основной 8 и дополнительный 23 выпуклые упоры, т.к. по их выпуклым граням 71 скользят (также могут с незначительным зазором перемещаться) боковые поверхности толстых пальцев 63.
При этом связанный с пальцами 45 при помощи ползуна 40 и направляющей планки 39, полый цилиндр 38 вращается по часовой стрелке. Полый цилиндр 38, действуя продольными стенками 72 проемов 49 на выступы 50 барабана 48, вращает барабан 48 по часовой стрелке. При этом пропущенный в отверстие 52 кронштейна 51 барабана 48, гибкий элемент 54 ветвями 73 и 74 наматывается на барабан и поднимает вверх штангу насоса, а ветви 75 и 76 гибкого элемента 53 разматываются на барабане 48 и опускают вниз противовес. Далее толстый палец 63 встречается с наклонной поверхностью 77 дугообразного упора 56 и тонкий палец 64 входит в паз 15 выступа 14 зубчатого колеса 13. Одновременно с этим толстый палец 63, другого конца пальца 45, встречается с наклонной поверхностью 78 (фиг.6) дополнительного дугообразного упора 61 и тонкий палец 64 входит в паз 15 выступа 26 дополнительного зубчатого колеса 25. По мере вращения выступов 14 и 26 один толстый палец 63 встречается с выпуклым упором 7, а другой - с дополнительным выпуклым упором 22. Поэтому один тонкий палец 64 входит в паз 21 гильзы 19 выпуклого венца 17, а другой - входит в паз 32 гильзы 30 дополнительного выпуклого венца 28. При этом гильзы 19 и 30 поворачивают посредством толстых пальцев 63 ползун 48 и направляющую 39 ползуна с полым цилиндром 38 против часовой стрелки. Полый цилиндр 38, действуя продольными стенками 72 проемов 49 на выступы 50 барабана 48, вращает барабан 48 против часовой стрелки. При этом ветви 73 и 74 гибкого элемента 54 разматываются на барабане и опускают вниз штангу насоса, а ветви 75 и 76 гибкого элемента 53 наматываются на барабане 48 и поднимают вверх противовес. Далее один толстый палец 63 встречается с наклонной поверхностью 79 дугообразного упора 55 и тонкий палец 64 входит в паз 15 выступа 14 шестерни 12. Одновременно с этим толстый палец 63, другого конца пальца 45, встречается с наклонной поверхностью 80 (фиг.6) дополнительного дугообразного упора 62 и тонкий палец 64 входит в паз 15 выступа 26 дополнительной шестерни 24. По мере вращения выступов 14 и 26 один толстый палец 63 встречается с выпуклым упором 8, а другой - с дополнительным выпуклым упором 23. Поэтому один тонкий палец 64 входит в паз 20 гильзы 18 вогнутого венца 16, а другой - входит в паз 31 гильзы 29 дополнительного вогнутого венца 27. При этом гильзы 18 и 29 поворачивают барабан 48, аналогично вышеописанному, по часовой стрелке и работа привода происходит как описано выше.
В описываемом приводе отсутствуют кронштейны для крепления на торцевые стенки корпуса основных и дополнительных дугообразных упоров, а полый цилиндр выполнен примерно в два раза короче, чем в прототипе. Из-за этого значительно снижается металлоемкость привода. Выполнение барабана с двумя дугообразными кронштейнами со сквозными отверстиями, позволяет соединять гибкий элемент с двумя ветвями без крепежных деталей к барабану. При этом в два раза уменьшается диаметр сечения гибкого элемента. Это позволяет использовать барабан с меньшим диаметром и, следовательно, - весом, чем в прототипе. Выполнение каждого пальца ползуна ступенчатым, также, позволяет снизить массу привода. При выполнении двух пальцев ступенчатыми, равномерно распределяется изгибающий момент, действующий на них при работе привода. Выполнение торцевой стенки корпуса, близлежащей к барабану, с центральным отверстием, и запрессовка туда подшипника скольжения, установленного на цилиндрической стенке барабана, позволяет выполнить толщину обоих торцевых стенок меньше, чем в прототипе. Этим также снижается масса привода. Закрытие барабана кожухом предотвращает попадание пыли, воды, снега на барабан.
Штанговый глубинный насос трубной конструкции, состоящий из сплошного цилиндра, присоединенных к нему удлинительных патрубков, присоединенного к нижнему удлинительному патрубку всасывающего клапана с клапанной парой увеличенного размера неизвлекаемой конструкции, отличающийся тем, что всасывающий клапан присоединен к нижнему удлинительному патрубку посредством дополнительного удлинительного патрубка, верхний удлинительный патрубок присоединен к гидравлическому сливному клапану посредством дополнительного удлинительного патрубка и использованием в конструкции длинного плунжера сборной конструкции с присоединенным к нему в нижней части нагнетательным клапаном, что в сумме по сравнению с прототипом обеспечивает значительно большую максимально возможную длину хода плунжера штангового глубинного насоса при эксплуатации в скважине.
