RU2072451C1 - Hydraulically driven unit of submersible oil pump - Google Patents

Abstract

FIELD: oil industry. SUBSTANCE: unit has actuating cylinder the rod of which is connected with a column of pump rods, actuating pump, distributing device, and pressure converter made up as a piston cylinder. The unit is also provided with an hydraulic accumulator and auxiliary plunger cylinder the plunger of which is coupled with the rod of the piston cylinder. The above- piston space of the cylinder is hydraulically connected with the actuating cylinder when the distributing device is in the first position and with a filling tank when it is in the second position. The under-piston space of the cylinder is in communication with the delivery pipe line at one position of the distributing device. The pipe line constantly connects the actuating pump with the space of the auxiliary plunger cylinder and hydraulic accumulator. In the other position of the distributing device the under-piston space is in communication with the filling tank. EFFECT: improved design. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к водоснабжению и откачке минеральных вод, рассолов. The invention relates to the oil industry, in particular to water supply and pumping of mineral waters, brines.

Известна гидроприводная штанговая глубинно-насосная установка (авт. св. N 1439283, кл. F 04 B 47/04, 1987), принятая за прототип, содержащая приводной цилиндр, поршень которого посредством штока соединен с колонной насосных штанг, связанной с плунжером штангового насоса, уравновешивающий цилиндр, поршень которого через шток связан с колонной насосных труб, силовой насос, реверсивный гидрораспределитель, редукционный обратный клапаны, а также подводящий маслопровод приводного цилиндра, причем штоковые полости приводного и уравновешивающего цилиндра сообщены между собой, а бесштоковая полость уравновешивающего цилиндра через реверсивный гидрораспределитель сообщена с баком рабочей жидкости. Known hydraulic rod sucker-rod installation (ed. St. N 1439283, class F 04 B 47/04, 1987), adopted for the prototype, containing a drive cylinder, the piston of which is connected via a rod to the string of pump rods associated with the plunger of the rod pump balancing cylinder, the piston of which through the rod is connected to the column of pump pipes, a power pump, a reversing valve, a pressure reducing valve, as well as an oil supply pipe to the drive cylinder, the rod cavities of the drive and balancing cylinder are interconnected, and the rodless cylinder cavity through reversible equilibration distributor communicates with the hydraulic fluid tank.

К недостаткам известной установки следует отнести следующее:
сложность регулирования нагрузки приводного насоса при опускании штанг в момент запуска установки, что обусловлено значительной разницей нагрузок на подвеске при ходе вверх и вниз, кроме того, накладываются колебания динамического уровня жидкости в скважине;
увеличение вертикальных габаритных размеров, которые обусловлены последовательным сочленением рабочей и уравновешивающих цилиндров;
снижение надежности, увеличение затрат на изготовление силового цилиндра с поршнем, пара поршень цилиндр требует высокой точности и чистоты изготовления.The disadvantages of the known installation include the following:
the difficulty of controlling the load of the drive pump when lowering the rods at the time of starting the installation, which is due to the significant difference in the loads on the suspension during the up and down stroke, in addition, fluctuations in the dynamic level of the fluid in the well are superimposed;
increase in vertical overall dimensions, which are due to the consistent articulation of the working and balancing cylinders;
decrease in reliability, increase in the cost of manufacturing a power cylinder with a piston, a pair of piston-cylinder requires high accuracy and purity of manufacture.

Технической задачей изобретения является упрощение регулирования нагрузки приводного насоса в момент запуска установки, уменьшение вертикальных габаритных размеров, повышение надежности и снижение затрат на обработку силового цилиндра с поршнем. An object of the invention is to simplify the regulation of the load of the drive pump at the time of starting the installation, reducing the vertical overall dimensions, increasing reliability and reducing the cost of processing a power cylinder with a piston.

Для это гидроприводная установка штангового насоса, содержащая силовой цилиндр, шток которого связан с колонной насосных штанг, силовой насос с насосной магистралью, распределительные устройства, наполнительный бак и преобразователь давления, выполненный в виде поршневого цилиндра, снабжена гидроаккумулятором и вспомогательным плунжерным цилиндром, плунжер которого механически соединен со штоком поршневого цилиндра, поршневая полость которого гидравлически в одной из позиций первого распределительного устройства сообщена с силовым цилиндром, в другой позиции с наполнительным баком, а его штоковая полость в одной из позиций второго распределительного устройства связана с напорной магистралью постоянно сообщающей силовой насос с полостью вспомогательного плунжерного цилиндра и гидроаккумулятора, в другой с накопительным баком, при этом в распределителе устройства в позициях, сообщающих их с наполнительным баком, связаны между собой. Силовой цилиндр установки может быть выполнен плунжерным. For this, a hydraulic actuator for a sucker rod pump containing a power cylinder, the rod of which is connected to the column of sucker rods, a power pump with a pump line, switchgears, a filling tank and a pressure transducer made in the form of a piston cylinder, is equipped with a hydraulic accumulator and an auxiliary plunger cylinder, the plunger of which is mechanically connected to the rod of the piston cylinder, the piston cavity of which is hydraulically in one of the positions of the first switchgear communicated with forces m cylinder, in a different position with a filling tank, and its rod cavity in one of the positions of the second switchgear is connected to the pressure line of a constantly communicating power pump with the cavity of the auxiliary plunger cylinder and the accumulator, in another with a storage tank, while in the distributor of the device in positions communicating them with the filling tank are interconnected. The power cylinder of the installation can be made plunger.

Изобретение поясняется чертежом. The invention is illustrated in the drawing.

Установка содержит силовой цилиндр 1, плунжер 2 которого перемещает траверсу 3, по направляющим 4 и посредством подвески 5 соединен с колонной насосных штанг 6. Силовой цилиндр 1 с плунжером 2 через маслопроводы и распределители 7 и 8 соединен с гидроаккумулятором 14 и преобразователем давления, выполненным в виде поршневого цилиндра 9 с поршнем 10 и штоком 13. Плунжер 12 вспомогательного цилиндра 11, соединен механически со штоком 13 поршня 10. В систему включен насос 15 и наполнительный бак 16. The installation contains a power cylinder 1, the plunger 2 of which moves the crosshead 3, along the guides 4 and is connected to the column of sucker rods 6 through the suspension 5. The power cylinder 1 with the plunger 2 is connected to the hydraulic accumulator 14 and the pressure transducer made in in the form of a piston cylinder 9 with a piston 10 and a rod 13. The plunger 12 of the auxiliary cylinder 11 is mechanically connected to the piston rod 13. The pump 15 and the filling tank 16 are included in the system.

Установка работает следующим образом. Installation works as follows.

Рабочий ход вверх подъем силового плунжера. По маслопроводу напорной магистрали приводного насоса 15 рабочая жидкость поступает в полость вспомогательного цилиндра 9, плунжер 12 которого, перемещает шток 13 и поршень 10 преобразователя давления, при этом рабочая жидкость из поршневой полости через распределитель 7 поступает в наполнительный бак 16. Одновременно через распределитель 8 из бака 16 идет заполнение штоковой полости цилиндра 9 преобразователя давления. Рабочая жидкость под рабочим давлением от приводного насоса 15 и гидроаккумулятора 14 через распределители 7 и 8 нагнетается в полость силового гидроцилиндра 1, перемещая плунжер 2, траверсу 3, подвеску 5 и колонну штанг вверх. При достижении верхнего крайнего положения срабатывает датчик реверса (не показан), который переключает распределители 7 и 8 в положение обеспечивающие опускание штанг. Working stroke up lifting the power plunger. Through the oil line of the pressure line of the drive pump 15, the working fluid enters the cavity of the auxiliary cylinder 9, the plunger 12 of which moves the rod 13 and the piston 10 of the pressure transducer, while the working fluid from the piston cavity through the distributor 7 enters the filling tank 16. At the same time through the distributor 8 from tank 16 is filling the rod cavity of the cylinder 9 of the pressure transducer. The working fluid under working pressure from the drive pump 15 and the accumulator 14 through the distributors 7 and 8 is pumped into the cavity of the power hydraulic cylinder 1, moving the plunger 2, crosshead 3, suspension 5 and the rod string up. When the upper extreme position is reached, a reverse sensor (not shown) is activated, which switches the distributors 7 and 8 to the position ensuring the lowering of the rods.

Перемещение штанг вниз. Опускание штанг вниз происходит за счет их массы через подвеску 5, траверсу 3. Нагрузка от величины массы штанг передается на плунжер 2 силового цилиндра 1. Рабочая жидкость из корпуса силового цилиндра через распределитель 7 нагнетается в поршневую полость цилиндра 9 преобразователя давления. Вследствие того, что масса насосных штанг меньше усилия рабочего хода, в поршневой полости цилиндра 9 преобразователя давления создается давление, которое ниже рабочего при подъема плунжера 1 вверх. Жидкость из штоковой полости преобразователя через распределитель 8 под рабочим давлением нагнетается в гидроаккумулятор 14. Так как шток 14 поршня 10 жестко связан с плунжером 12, жидкость из цилиндра 11 под давлением, равным давлению штоковой полости цилиндра 9, подается в гидроаккумулятор 14 одновременно с жидкостью нагнетаемой насосом 15. Таким образом происходит аккумуляция энергии за счет части массы штанг погружного насоса, объема жидкости вытесняемого плунжером 12 вспомогательного цилиндра 12, а также жидкости, нагнетаемой насосом 15 в течение хода штанг вниз. Move the bar down. The lowering of the rods down occurs due to their mass through the suspension 5, the traverse 3. The load from the magnitude of the mass of the rods is transmitted to the plunger 2 of the power cylinder 1. The working fluid from the housing of the power cylinder through the distributor 7 is pumped into the piston cavity of the cylinder 9 of the pressure transducer. Due to the fact that the mass of the sucker rods is less than the working stroke force, a pressure is created in the piston cavity of the cylinder 9 of the pressure transducer, which is lower than the working pressure when the plunger 1 is raised up. The fluid from the rod cavity of the transducer through the distributor 8 is pumped under hydraulic pressure into the accumulator 14. Since the piston rod 14 is rigidly connected to the plunger 12, liquid from the cylinder 11 is supplied under pressure equal to the pressure of the rod cavity of the cylinder 9 simultaneously with the pump fluid by the pump 15. Thus, energy is accumulated due to the part of the mass of the rods of the submersible pump, the volume of liquid displaced by the plunger 12 of the auxiliary cylinder 12, and also the liquid pumped by the pump 15 into ix progress bars down.

В зависимости от условий эксплуатации установки (глубина погружения насоса, высота подъема жидкости и др.) выбирается диаметр сменного штока 13, что позволяет расширить области эффективного применения предлагаемой установки. Depending on the operating conditions of the installation (the immersion depth of the pump, the height of the liquid, etc.), the diameter of the replaceable rod 13 is selected, which allows us to expand the field of effective application of the proposed installation.

Claims (2)

1. Гидроприводная установка штангового погружного насоса, содержащая силовой цилиндр, шток которого связан с колонной насосных штанг, силовой насос с напорной магистралью, распределительные устройства, наполнительный бак и преобразователь давления, выполненный в виде поршневого цилиндра, отличающаяся тем, что она снабжена гидроаккумулятором и вспомогательным плунжерным цилиндром, плунжер которого механически соединен со штоком поршневого цилиндра, поршневая полость которого гидравлически в одной из позиций первого распределительного устройства сообщена с силовым цилиндром, в другой позиции
с наполнительным баком, а его штоковая полость в одной из позиций второго распределительного устройства связана с напорной магистралью, постоянно сообщающей силовой насос с полостью вспомогательного плунжерного цилиндра и гидроаккумулятора, в другой позиции с наполнительным баком, при этом распределительные устройства в позициях, сообщающих их с наполнительным баком, связаны между собой.1. Hydraulic installation of a rod submersible pump, comprising a power cylinder, the rod of which is connected to a column of pump rods, a power pump with a pressure line, switchgears, a filling tank and a pressure transducer made in the form of a piston cylinder, characterized in that it is equipped with a hydraulic accumulator and an auxiliary a plunger cylinder, the plunger of which is mechanically connected to the piston cylinder rod, the piston cavity of which is hydraulically in one of the positions of the first distribution th device communicated with the power cylinder, in a different position
with a filling tank, and its rod cavity in one of the positions of the second switchgear is connected to the pressure line, constantly communicating the power pump with the cavity of the auxiliary plunger cylinder and the hydraulic accumulator, in another position with the filling tank, while the switchgears are in positions communicating with the filling tank connected. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что силовой цилиндр выполнен плунжерным. 2. Installation according to claim 1, characterized in that the power cylinder is made plunger.