EA039650B1 - Power drive of sucker-rod pumping units - Google Patents
Power drive of sucker-rod pumping units Download PDFInfo
- Publication number
- EA039650B1 EA039650B1 EA201900592A EA201900592A EA039650B1 EA 039650 B1 EA039650 B1 EA 039650B1 EA 201900592 A EA201900592 A EA 201900592A EA 201900592 A EA201900592 A EA 201900592A EA 039650 B1 EA039650 B1 EA 039650B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- rod
- suspension point
- unit
- pivotally connected
- lowering
- Prior art date
Links
Landscapes
- Transmission Devices (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к оборудованиям, предназначенным для приведения в действие скважинного глубинного насоса при механизированной эксплуатации нефтяных скважин.The invention relates to equipment designed to drive a downhole pump in the mechanized operation of oil wells.
Известен механический привод скважинного штангового насоса наиболее близкий по технической сущности, являющийся прототипом [1] предложенного, содержащий раму, установленный на ней трехфазный короткозамкнутый асинхронный электродвигатель, клиноременную передачу, двухпоточный трехступенчатый зубчатый редуктор, траверсу, жестко соединенную с точкой подвеса штанги, механизм, преобразующий вращательное движение в возвратно-поступательное движение точки подвеса штанги посредством двух кривошипов, установленных на них зубчатые колеса и сателлиты с возможностью преодоления состояния бифургации конструктивных элементов, шатуны, двухколодочный тормоз, направляющие блоки, канат, верхнюю и нижнюю площадки и противовес.Known mechanical drive downhole sucker rod pump closest in technical essence, which is the prototype [1] of the proposed, containing a frame mounted on it three-phase squirrel-cage asynchronous motor, V-belt transmission, double-threaded three-stage gear reducer, a traverse rigidly connected to the suspension point of the rod, a mechanism that converts rotational movement into reciprocating movement of the suspension point of the rod by means of two cranks, gears and satellites mounted on them with the ability to overcome the state of bifurcation of structural elements, connecting rods, a two-shoe brake, guide blocks, a rope, upper and lower platforms and a counterweight.
Основными недостатками этой установки являются то, что в нем неполноценно обеспечивается равномерное нагружение редуктора и приводного двигателя при ходе точки подвеса штанги вверх и вниз, следовательно при ходе точки подвеса штанги вверх редуктор и двигатель нагружаются положительным моментом для подъема колонн штанг и столба жидкости, а при ходе вниз колонны штанг, редуктор и двигатель нагружаются существенно отличительным отрицательным моментом. Изменение вращающего момента на кривошипном валу редуктора, а следовательно, и на валу двигателя происходит по синусоидальному закону, что не допустимо. Такой режим работы требует максимальное увеличение массы груза на кривошипе или увеличения расстояния установки грузов на кривошипах от оси их вращения. При этом растут инерционные силы, которые воспринимаются подшипниками ведомого вала редуктора, что приводит к снижению надежности механической системы; законы движения точки подвеса штанги существенно отличаются от идеальных законов; создается определенные трудности для правильного направления точки подвеса штанги в процессе установки «станка-качалки» и ремонтных работах скважины; для уравновешивания используются громоздкий роторный груз; неправильно распределяется общая нагрузка между ременной передачей и редуктором; сильно нагружается ременная передача и поэтому используется большое количество ремней; неполноценно нагружается редуктор; изготовление существующего многоступенчатого редуктора для механического привода штанговых насосов обходится сравнительно дорого; при использовании классического подхода создания многоступенчатого редуктора его масса и габаритные размеры существенно растут.The main disadvantages of this setup are that it does not adequately ensure uniform loading of the gearbox and the drive motor when the rod suspension point moves up and down, therefore, when the rod suspension point moves up, the gearbox and motor are loaded with a positive moment to lift the rod columns and the liquid column, and when down the column of rods, the gearbox and the engine are loaded with a significantly distinctive negative moment. The change in torque on the crankshaft of the gearbox, and therefore on the motor shaft, occurs according to a sinusoidal law, which is not permissible. This mode of operation requires a maximum increase in the mass of the load on the crank or an increase in the distance of installation of loads on the cranks from the axis of their rotation. At the same time, inertial forces increase, which are perceived by the bearings of the driven shaft of the gearbox, which leads to a decrease in the reliability of the mechanical system; the laws of motion of the suspension point of the rod differ significantly from the ideal laws; certain difficulties are created for the correct direction of the suspension point of the rod during the installation of the “pumping unit” and the repair work of the well; a bulky rotary weight is used for balancing; the total load is not distributed correctly between the belt drive and the gearbox; the belt drive is heavily loaded and therefore a large number of belts are used; the gearbox is not fully loaded; the manufacture of an existing multi-stage gearbox for a mechanical drive of rod pumps is relatively expensive; when using the classical approach to creating a multi-stage gearbox, its weight and overall dimensions increase significantly.
Задачей изобретения является энергосбережение, обеспечение идеального закона движения точки подвеса штанги, уменьшение эксплуатационных расходов и габаритных размеров, повышение уровня надежности механического привода.The objective of the invention is energy saving, ensuring the ideal law of movement of the suspension point of the rod, reducing operating costs and overall dimensions, increasing the level of reliability of the mechanical drive.
Задача изобретения решена тем, что механический привод имеет направляющую систему, состоящую из двух вертикально расположенных, параллельно друг-другу симметрично оси выходного вала редуктора, цилиндрических труб жестко связанных посредством фланцевых соединений нижней и верхней площадками установки, а также передвижную траверсу с бронзовыми втулками, шарнирно соединенную с шатунами; на передвижной траверсе установлен регулируемый противовес, величина которого выбрана с учетом глубины скважины, с возможностью уравновешивания нагрузки и равномерного нагружения электродвигателя при спуске и подъеме штанги, при этом установка снабжена передней и задней стрелами, жестко соединенными между собой и шарнирно связанными верхней неподвижной площадкой; в передней стреле с двух концов и с обоих сторон расположены направляющие блоки, охваченные непрерывными гибкими канатами, закрепленные с одним концом передвижной траверсой, а другим с узлом подвеса штанги; причем установка снабжена винтовыми тягами, шарнирно связанными с ушками верхней площадки и задней стрелы; установка выполнена с возможностью и освобождения пространства вокруг устья скважины при монтаже, ремонте, а также точного направления точки подвеса штанги по вертикальной линии опусканием или подъемом передней стрелы, посредством винтовых тяг.The objective of the invention is solved by the fact that the mechanical drive has a guide system consisting of two vertically arranged, parallel to each other symmetrically to the axis of the output shaft of the gearbox, cylindrical pipes rigidly connected by means of flanged connections of the lower and upper platforms of the installation, as well as a movable traverse with bronze bushings, pivotally connected with connecting rods; an adjustable counterweight is installed on the movable traverse, the value of which is selected taking into account the depth of the well, with the possibility of balancing the load and uniform loading of the electric motor when lowering and raising the rod, while the installation is equipped with front and rear booms rigidly connected to each other and hinged to the upper fixed platform; in the front boom at both ends and on both sides there are guide blocks covered by continuous flexible ropes, fixed at one end with a movable traverse, and at the other with a rod suspension unit; moreover, the installation is equipped with screw rods, pivotally connected with the ears of the upper platform and the rear boom; the installation is made with the possibility of freeing up space around the wellhead during installation, repair, as well as the exact direction of the suspension point of the rod along the vertical line by lowering or raising the front boom by means of screw rods.
Это показывает, что вышеперечисленные признаки относятся к существенным и влияют на достигаемый результат - обеспечения требуемого закона изменения пути, скорости и ускорения точки подвеса штанги, энергосбережения, повышения уровня надежности и ремонтопригодности данной механической системы.This shows that the above features are significant and affect the result achieved - ensuring the required law of changing the path, speed and acceleration of the suspension point of the rod, energy saving, increasing the level of reliability and maintainability of this mechanical system.
На фиг. 1 изображена кинематическая схема механического привода штанговых скважинных насосов вид сбоку, на фиг. 2-вид спереди, а на фиг. 3-вид сзади.In FIG. 1 shows a kinematic diagram of the mechanical drive of sucker-rod pumps, side view, in Fig. 2 is a front view, and in Fig. 3-back view.
Механический привод штанговых насосных установок содержит раму 1, установленный на ней трехфазный короткозамкнутый асинхронный электродвигатель 2, связанный посредством клиноременной передачи 3 с двухпоточным трехступенчатым редуктором 4, на входном валу которого с одной стороны установлен двухколодочный тормоз 5, а с другой ведомый шкив 6 клиноременной передачи; выходной вал редуктора жестко связан с кривошипами 7; направляющие блоки 8, 9, канаты 10, соединенные точкой подвеса штанги 11; преобразующий механизм привода выполнен в виде двух кривошипноползунного механизма 12, преобразующего вращательное движение кривошипа в возвратнопоступательное движение точки подвеса штанги; привод содержит передвижную траверсу 13, установленный на ней регулируемый уравновешивающий груз 14, шарнирно соединенную с шатунами; направляющие блоки охваченные непрерывными гибкими канатами, которые с одним концом закреплены с передвижной траверсой, а другим с узлом подвеса штанги, симметрично расположенные относительноThe mechanical drive of sucker-rod pumping units includes a frame 1, a three-phase squirrel-cage asynchronous motor 2 mounted on it, connected by means of a V-belt transmission 3 with a two-line three-stage gearbox 4, on the input shaft of which a two-shoe brake 5 is installed on one side, and on the other side a driven pulley 6 of the V-belt transmission; the output shaft of the gearbox is rigidly connected to the cranks 7; guide blocks 8, 9, ropes 10 connected by the suspension point of the rod 11; the converting drive mechanism is made in the form of two crank mechanism 12, which converts the rotational movement of the crank into reciprocating movement of the suspension point of the rod; the drive includes a movable traverse 13, mounted on it adjustable balancing load 14, pivotally connected to the connecting rods; guide blocks covered by continuous flexible ropes, which are fixed at one end with a movable traverse, and at the other with a rod suspension unit, symmetrically located relative to
- 1 039650 оси двухпоточного трехступенчатого редуктора, ведомый вал которого жестко связан с кривошипами, а ведущий вал одним концом закреплен к шкиву двухколодочного тормоза, а другим через ведомый шкив клиноременной передачи с валом электродвигателя, причем привод имеет направляющие систему состоящую из двух вертикально расположенных направляющих труб 15 и передвижную траверсу с двумя бронзовыми втулками; параллельные канаты соединенные одним концом с узлом подвеса штанги, а с другим передвижной траверсой и регулируемым противовесом, установленным непосредственно на ней; установка снабжена регулируемыми посредством винтовых тяг 16, 17, передней и задней стрелой 18, 19, которые шарнирно соединены неподвижной траверсой 20, жестко связанной направляющими трубами; при этом концы винтовых тяг 21, шарнирно соединены передней и задней стрелой и рамой привода.- 1 039650 axles of a two-line three-stage gearbox, the driven shaft of which is rigidly connected to the cranks, and the drive shaft is fixed at one end to the pulley of the two-shoe brake, and at the other end through the driven pulley of the V-belt transmission with the motor shaft, and the drive has a guide system consisting of two vertically located guide pipes 15 and a mobile traverse with two bronze bushings; parallel ropes connected at one end with the rod suspension unit, and with the other end with a movable traverse and an adjustable counterweight mounted directly on it; the installation is equipped with adjustable by means of screw rods 16, 17, front and rear booms 18, 19, which are pivotally connected by a fixed beam 20, rigidly connected by guide pipes; at the same time, the ends of the screw rods 21 are pivotally connected by the front and rear boom and the drive frame.
Механический привод работает следующим образом.The mechanical drive works as follows.
После включения трехфазного асинхронного электродвигателя ступенчатый ведущий шкив клиноременной передачи получает вращательное движение и приводит во вращение ведомый шкив, установленный на ведущем валу многоступенчатого редуктора. Через многоступенчатый редуктор вращение передается на ведомый вал редуктора с требуемой частотой вращения. Одновременно вращаются и кривошипы, установленные на выходном валу редуктора. Шарнирно соединенные с кривошипами шатуны, совершая сложное движение непосредственно участвуют в выполнении возвратно-поступательного движения передвижной траверсы и установленный на ней регулируемого противовеса. Установленные на неподвижной траверсе и передней стреле установки направляющие блоки охваченные гибким элементом с обеих сторон в свою очередь участвуют в совершении возвратно-поступательного движения точки подвеса штанги, а следовательно поршня скважинного насоса. При этом изменение перемещения, скорости и ускорения точки подвеса штанги происходит по гармоническому закону.After turning on the three-phase asynchronous electric motor, the stepped drive pulley of the V-belt transmission receives rotational motion and drives the driven pulley mounted on the drive shaft of the multi-stage gearbox. Through a multi-stage gearbox, the rotation is transmitted to the driven shaft of the gearbox with the required speed. At the same time, the cranks mounted on the output shaft of the gearbox also rotate. The connecting rods pivotally connected to the cranks, making a complex movement, are directly involved in the reciprocating movement of the movable traverse and the adjustable counterweight mounted on it. Mounted on a fixed crosshead and the front boom of the installation, guide blocks covered by a flexible element on both sides, in turn, participate in the reciprocating movement of the suspension point of the rod, and therefore the piston of the downhole pump. In this case, the change in displacement, speed and acceleration of the suspension point of the rod occurs according to a harmonic law.
Разработан, изготовлен и испытан рабочая модель инновационного конструктивного решения механического привода скважинных насосов применительно к сорокаметровой водяной скважине.A working model of an innovative design solution for a mechanical drive of borehole pumps was developed, manufactured and tested in relation to a forty-meter water well.
На основании полученных результатов установлено, что предлагаемая конструкция механического привода штанговых насосов имеет следующие преимущества по сравнению с другими видами нефтедобывающего оборудования:Based on the results obtained, it was found that the proposed design of the mechanical drive of sucker-rod pumps has the following advantages compared to other types of oil-producing equipment:
1. Создается возможность обеспечения идеального закона движения точки подвеса штанги, что имеет существенное значение для повышения надежности привода.1. It is possible to ensure the ideal law of motion of the suspension point of the rod, which is essential for improving the reliability of the drive.
2. Сокращается электроэнергия в среднем до 40%.2. Electricity is reduced by an average of 40%.
3. Увеличивается срок эксплуатации редуктора, за счет отсутствия отрицательных вращающих моментов на его выходном валу.3. The service life of the gearbox is increased due to the absence of negative torques on its output shaft.
3. Увеличивается срок эксплуатации редуктора, за счет отсутствия отрицательных вращающих моментов на его выходном валу.3. The service life of the gearbox is increased due to the absence of negative torques on its output shaft.
4. Для установки не требуется сплошного и высокого фундамента.4. Installation does not require a solid and high foundation.
5. Установка менее чувствительна к неравномерной осадке фундамента.5. Installation is less sensitive to uneven foundation settlement.
6. В механическом приводе отсутствует роторный и массивный качающийся балансир с громоздкой поворотной головкой.6. In the mechanical drive, there is no rotary and massive swinging balancer with a bulky swivel head.
7. В процесс эксплуатации установки увеличивается срок службы колонны штанг, так как существенно уменьшается динамические нагрузки и вибрация за счет работы механической системы в режиме симметричного цикла.7. During the operation of the installation, the service life of the rod string increases, since dynamic loads and vibration are significantly reduced due to the operation of the mechanical system in the symmetrical cycle mode.
8. Установка имеет сравнительно небольшие габаритные размеры.8. The installation has relatively small overall dimensions.
9. Обеспечивается точное регулирование траектории движения точки подвеса штанги по вертикальной линии.9. Accurate regulation of the trajectory of the movement of the suspension point of the rod along the vertical line is provided.
10. Создается возможность для освобождения пространства вокруг устья скважины во время монтажа и ремонте оборудования.10. An opportunity is created to free up space around the wellhead during installation and repair of equipment.
11. В процессе транспортировки установки имеется возможность полностью раскладывать все его конструктивные элементы.11. During the transportation of the unit, it is possible to completely unfold all its structural elements.
Литература:Literature:
[1]. Абдуллаев А.И., Наджафов A.M., Ахмедов Б.Б., Гасымов P.M. Евразийская патентная организация. Евразийское патентное ведомство. Патент № 032268, 2019.[one]. Abdullaev A.I., Najafov A.M., Akhmedov B.B., Gasimov R.M. Eurasian Patent Organization. Eurasian Patent Office. Patent No. 032268, 2019.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA201900592A EA039650B1 (en) | 2019-12-19 | 2019-12-19 | Power drive of sucker-rod pumping units |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA201900592A EA039650B1 (en) | 2019-12-19 | 2019-12-19 | Power drive of sucker-rod pumping units |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA201900592A1 EA201900592A1 (en) | 2021-06-30 |
| EA039650B1 true EA039650B1 (en) | 2022-02-22 |
Family
ID=76807376
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA201900592A EA039650B1 (en) | 2019-12-19 | 2019-12-19 | Power drive of sucker-rod pumping units |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA039650B1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4661751A (en) * | 1982-07-14 | 1987-04-28 | Claude C. Freeman | Well pump control system |
| RU2267649C2 (en) * | 2004-03-17 | 2006-01-10 | Владимир Павлович Колошко | Differential long-stroke pumping unit |
| EA012103B1 (en) * | 2006-06-21 | 2009-08-28 | Азербайджанский Технический Университет | Mechanical drive of well pumps |
| RU2581256C2 (en) * | 2014-06-24 | 2016-04-20 | Юрий Натанович Курляндский | Long-stroke machine - rocking |
| EA032268B1 (en) * | 2016-04-12 | 2019-05-31 | Аяз Идайат оглы Абдуллаев | Beamless pumping unit for sucker-rod pumps |
-
2019
- 2019-12-19 EA EA201900592A patent/EA039650B1/en unknown
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4661751A (en) * | 1982-07-14 | 1987-04-28 | Claude C. Freeman | Well pump control system |
| RU2267649C2 (en) * | 2004-03-17 | 2006-01-10 | Владимир Павлович Колошко | Differential long-stroke pumping unit |
| EA012103B1 (en) * | 2006-06-21 | 2009-08-28 | Азербайджанский Технический Университет | Mechanical drive of well pumps |
| RU2581256C2 (en) * | 2014-06-24 | 2016-04-20 | Юрий Натанович Курляндский | Long-stroke machine - rocking |
| EA032268B1 (en) * | 2016-04-12 | 2019-05-31 | Аяз Идайат оглы Абдуллаев | Beamless pumping unit for sucker-rod pumps |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA201900592A1 (en) | 2021-06-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2345251C2 (en) | Pump set | |
| CA2112711C (en) | Hydraulic actuating system for a fluid transfer apparatus | |
| RU2283969C1 (en) | Sucker-rod pump drive | |
| EA012103B1 (en) | Mechanical drive of well pumps | |
| RU2488023C1 (en) | Downhole rod pump drive | |
| RU2476722C1 (en) | Small-size long-stroke pumping unit | |
| RU160381U1 (en) | ELECTROMECHANICAL DRIVE OF A BODY DEPTH PUMP FOR AN PRODUCING WELL | |
| EA039650B1 (en) | Power drive of sucker-rod pumping units | |
| CN102400666A (en) | Multilevel-deceleration and multilevel-balance oil pumping unit | |
| RU2205978C2 (en) | Chain-driven pumping unit for two wells | |
| CN100390372C (en) | Underground reciprocating oil puming machine driven by rotary motor | |
| US1948288A (en) | Method and means of counterbalancing | |
| CN87103481A (en) | Long stroke beam-pumping unit with chain without sliding beam | |
| Ahmedov et al. | Estimation of the equality of the beamless sucker-rod oil pumping unit by the value of the consumption current | |
| CN101187304A (en) | High reliability double well pumping machine | |
| RU2320894C1 (en) | Deep-well sucker-rod drive | |
| EA032268B1 (en) | Beamless pumping unit for sucker-rod pumps | |
| Ahmedov et al. | Assessment of dynamic forces in new construction design for beamless sucker-rod pumping units | |
| RU2581256C2 (en) | Long-stroke machine - rocking | |
| RU2351802C1 (en) | Well rod pump drive | |
| CN105179152B (en) | Wave-power device | |
| CN202955196U (en) | Chain transmission reversing device of beam-pumping unit | |
| CN201934074U (en) | Heavy-hammer beamless type strong-efficiency energy-saving pumping unit | |
| Hajiyev | About new constructive solution of sucker-rod oil pumping unit | |
| CN201133237Y (en) | Double well oil pumping machine |