RU2472278C1 - Электрогенератор станка-качалки скважины - Google Patents
Электрогенератор станка-качалки скважины Download PDFInfo
- Publication number
- RU2472278C1 RU2472278C1 RU2011127420/07A RU2011127420A RU2472278C1 RU 2472278 C1 RU2472278 C1 RU 2472278C1 RU 2011127420/07 A RU2011127420/07 A RU 2011127420/07A RU 2011127420 A RU2011127420 A RU 2011127420A RU 2472278 C1 RU2472278 C1 RU 2472278C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- stator
- power generator
- rotor
- generator
- axis
- Prior art date
Links
Landscapes
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
Предполагаемое изобретение относится к области электротехники, в частности - к устройствам по выработке электроэнергии, и может быть использовано в конструкции станка-качалки добывающей скважины. Вращение противовеса кривошипно-шатунного механизма станка-качалки (СК) предложено преобразовать во вращательное движение статора электрогенератора вокруг ротора при сохранении необходимой весовой характеристики преобразованного противовеса - электрогенератора. Согласно настоящему изобретению, статор электрогенератора установлен с возможностью свободного вращения на оси электрогенератора вокруг ротора, а ротор с осью электрогенератора неподвижно закреплен в нижней части вертикально расположенного водила, которое в своей верхней части установлено с возможностью свободного вращения на горизонтальной оси внешнего ведущего колеса и благодаря силе тяжести постоянно находится в вертикальном положении, при этом ведущее колесо неподвижно закреплено в кривошипе СК, а статор выполняет роль внутреннего ведомого колеса с меньшим диаметром и вращается в несколько раз быстрее кривошипа благодаря тому, что вместе с кривошипом вращается ведущее колесо. За счет разницы в диаметрах этой колесной пары достигается технический результат, состоящий в обеспечении выработки электрогенератором СК электроэнергии большей мощности. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Предполагаемое изобретение относится к устройствам по выработке электрической энергии и может быть использовано на добывающих скважинах нефтедобывающих предприятий, оснащенных станками-качалками для преобразования вращательного движения электродвигателя в возвратно-поступательное движение плунжера глубинного насоса.
В нефтедобывающей промышленности не менее 80% всего фонда добывающих скважин составляют скважины с глубинным плунжерным насосом и станком-качалкой (СК) на поверхности земли. Между ними находится связующая линия - колонна штанг весом в несколько тонн. За один поворот кривошипа вокруг своей оси на 360° колонна штанг один раз поднимается за счет усилия кривошипно-шатунного механизма и один раз спускается под собственным весом. Чтобы на вал электродвигателя постоянно оказывалась равномерная нагрузка на кривошипы СК устанавливают противовес, примерно равнозначный по весу нагрузкам колонны штанг при его подъеме /1/.
Недостатком существующей конструкции СК является то, что противовес выполняет только роль статической балансирующей составляющей СК. Между тем постоянное и равномерное вращение по окружности значительной массы металла (для станка-качалки 7СК8-3,5-4000 - 3 тонны) можно использовать и для исполнения второй функции - выработки электроэнергии.
Известна заявка на изобретение №2011122072 «Скважинный электрогенератор», в которой в качестве противовеса станка-качалки предложено использовать электрогенератор. Статор с обмотками наведения тока этого генератора вращается вместе с кривошипом СК, а ротор остается неподвижным относительно оси генератора. Недостатком такого технического решения является только одно - небольшая производительность генератора - в пределах нескольких кВт электроэнергии. Это объясняется небольшой скоростью вращения статора вокруг ротора.
Целью заявляемого изобретения является создание механизма быстрого вращения одной части электрогенератора вокруг другой применительно к вращающейся конструкции СК для выработки большего количества электроэнергии.
Поставленная цель выполняется тем, что общеизвестный электрогенератор, содержащий статор с обмотками наведения тока и ротор в качестве источника магнитного поля, установленный на кривошипе станка-качалки скважинной насосной установки, выполнен так, что ротор с осью электрогенератора находятся в неподвижном горизонтальном положении относительно водила и неподвижно закреплены к его нижней части, водило в своей верхней части расположено с возможностью свободного вращения на горизонтальной оси внешнего ведущего колеса и благодаря силе тяжести постоянно находится в вертикальном положении, ведущее колесо неподвижно закреплено на кривошипе станка-качалки, а статор электрогенератора выполняет роль ведомого колеса и свободно вращается на оси электрогенератора благодаря силе трения между внешней поверхностью статора и внутренней поверхностью ведущего колеса. Способ зацепления между статором и ведущим колесом может быть зубчатым или иным, обеспечивающим свободное вращение статора при вертикальном положении водила.
По необходимости функции статора и ротора могут быть поменяны местами, а именно: вместе с кривошипом будет вращаться внешний ротор в качестве источника магнитного поля, а неподвижным в генераторе будет его внешний статор с обмотками наведения электрического тока.
Скважинный генератор изображен на фиг.1, где 1 - кривошип станка-качалки, 2 - ведущее колесо, 3 - ось ведущего колеса, 4 - водило, 5 - ротор, создающий магнитное поле, 6 - подвижный статор, 7 - ось электрогенератора.
Ведущее колесо 2 и его ось 3 неподвижно закреплены к верхней части кривошипа 1 и вместе с ним вращаются с постоянной частотой: 2-7 оборотов в минуту. Водило 4 имеет определенную тяжесть, значительную тяжесть имеет и сам электрогенератор. Их суммарная тяжесть значительно превосходит силу трения в зацеплении рабочей пары колес «статор - ведущее колесо», поэтому при вращении кривошипа 1 вместе с ведущим колесом 2 водило 4 будет находится в вертикальном положении.
Ось электрогенератора 7 неподвижно соединена как с водилом 4, так и с ротором 5, поэтому систему «водило - ось генератора - статор» можно рассматривать как одно целое. Статор 6, как и все известные генераторы, расположен по оси 7 на подшипниках и может свободно вращаться. Статор имеет внешнюю поверхность в форме круга (колеса) и эта поверхность имеет те же характеристики, что и внутренняя поверхность ведущего колеса 2 так, чтобы крутящий момент от колеса 2 передавался ротору 6. Это может быть резиновое или иное твердое покрытие или статор с ведущим колесом 2 могут быть зубчатыми колесами. Благодаря такой поверхности при вращении кривошипа станка-качалки вместе с ведущим колесом 2 будет вращаться и ротор 6, но с гораздо большей угловой скоростью или частотой.
За один оборот в 360° ведущего колеса 2 диаметром D ротор 6 с внешним диаметром d за счет зацепления между ними пройдет расстояние, равное длине круга колеса 2:
П*D=np*П*d
где: nр - число оборотов ротора при одном обороте кривошипа, nр=D/d.
Рассмотрим потенциально возможную выработку электроэнергии с помощью предлагаемого генератора по следующим характеристикам:
- общая масса генераторов с водилом и ведущим колесом 2000 кг;
- частота вращения кривошипа СК: 5 об/мин;
- диаметр ведущего колеса D=1,2 м;
- диаметр статора d=0.4 м.
Генератор переменного тока типа ГП-15-100-140-1 В массой 0,5 тонн имеет частоту вращения ротора n в пределах 100 об/мин и выдает мощность до 15 кВт. Согласно /2, стр.195/ электродвижущая сила, возникающая в обмотках генератора находится в прямой зависимости от угловой скорости вращения ротора относительно статора или частоты их относительного вращения.
Если вместо противовесов СК требуемой массы 2 тонны установить условные 4 генератора по 500 кг типа ГП-15-100-140-1 В и согласно изобретения в 3 раза повысить частоту вращения статора, то можно ожидать выработку электроэнергии мощностью в 9 кВт:
W=4*15 кВт*5 об/мин/100 об/мин*nр=60/2*1,2 м/0,4 м=9 кВт.
Поставленная цель достигнута за счет увеличения скорости вращения статора электрогенератора относительно неподвижного ротора. В отличие от заявки №2011112072 неподвижное положение ротора 5 достигается тем, что ось 7 электрогенератора подвешивается на водило 4 за ось вращения 3. Вторым отличием является организация на статоре такой внешней поверхности, которая обеспечивает эффективное вращение ротора от ведущего колеса 2 благодаря силе трения. Отметим, что ведущее колесо 2 является одним целым с кривошипом 1. И если раньше число оборотов кривошипа равнялось числу вращений ротора вокруг статора, то теперь то же число оборотов кривошипа ведет к значительно большему числу оборотов электрогенератора и выработке большего количества электроэнергии.
На наш взгляд, по заявке имеется новое техническое решение с положительным эффектом.
Технико-экономическая эффективность от применения генератора СК скважины заключается в выработке электрической энергии непосредственно на скважинах со станками-качалками, при этом не создавая дополнительную нагрузку на электропривод СК. Эта дополнительная электроэнергия будет использоваться для обслуживания этих же объектов нефтедобычи: обогрев автоматических групповых замерных установок, блочных устройств по дозировке химических реагентов, обогрев подземного оборудования и устьевой арматуры скважины с помощью «греющих кабелей».
Источники литературы
1. Махмудов С.А. Монтаж, эксплуатация и ремонт скважинных насосных установок: Справочник мастера. - М.: Недра, 1987. - 208 с.
2. Трофимова Т.Н. Курс физики: Учебное пособие для вузов, - 2-е изд. - М.: Высш. шк., 1990. - 478 с.
Claims (2)
1. Электрогенератор станка-качалки скважины, содержащий статор с обмотками наведения тока, ротор в качестве источника магнитного поля, установленный на кривошипе станка-качалки скважинной насосной установки, отличающийся тем, что ротор с осью электрогенератора находятся в неподвижном горизонтальном положении относительно водила и неподвижно закреплены к его нижней части, водило в своей верхней части расположено с возможностью свободного вращения на горизонтальной оси внешнего ведущего колеса и благодаря силе тяжести постоянно находится в вертикальном положении, ведущее колесо неподвижно закреплено на кривошипе станка-качалки, а статор электрогенератора выполняет роль ведомого колеса и свободно вращается на оси электрогенератора благодаря силе трения между внешней поверхностью статора и внутренней поверхностью ведущего колеса.
2. Электрогенератор по п.1, отличающийся тем, что способ зацепления между статором и ведущим колесом может быть зубчатым или иным, обеспечивающим свободное вращение статора при вертикальном положении водила.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011127420/07A RU2472278C1 (ru) | 2011-07-04 | 2011-07-04 | Электрогенератор станка-качалки скважины |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011127420/07A RU2472278C1 (ru) | 2011-07-04 | 2011-07-04 | Электрогенератор станка-качалки скважины |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2472278C1 true RU2472278C1 (ru) | 2013-01-10 |
Family
ID=48806255
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011127420/07A RU2472278C1 (ru) | 2011-07-04 | 2011-07-04 | Электрогенератор станка-качалки скважины |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2472278C1 (ru) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2486820A1 (fr) * | 1980-07-16 | 1982-01-22 | Charriere Jean | Induit de moteur electrique utilise directement en organe melangeur et/ou propulseur pour fluides |
SU1191567A1 (ru) * | 1983-12-22 | 1985-11-15 | Всесоюзный научно-исследовательский институт нефтепромысловой геофизики | Турбогенераторный агрегат дл автономных скважинных приборов |
RU2060383C1 (ru) * | 1992-02-21 | 1996-05-20 | Ивано-Франковский Институт Нефти И Газа | Генератор переменного тока для питания автономной скважинной аппаратуры в процессе колонкового бурения скважины малого диаметра |
EP0762606A2 (en) * | 1995-09-08 | 1997-03-12 | Camco Drilling Group Limited | Improvements in or relating to electrical machines |
RU2184225C2 (ru) * | 2000-08-01 | 2002-06-27 | Закрытое акционерное общество Научно-производственная фирма "Самарские Горизонты" | Турбогенератор для питания скважинной аппаратуры |
RU2264537C1 (ru) * | 2004-05-12 | 2005-11-20 | Закрытое акционерное общество Научно-производственное предприятие "Самарские Горизонты" | Генератор |
-
2011
- 2011-07-04 RU RU2011127420/07A patent/RU2472278C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2486820A1 (fr) * | 1980-07-16 | 1982-01-22 | Charriere Jean | Induit de moteur electrique utilise directement en organe melangeur et/ou propulseur pour fluides |
SU1191567A1 (ru) * | 1983-12-22 | 1985-11-15 | Всесоюзный научно-исследовательский институт нефтепромысловой геофизики | Турбогенераторный агрегат дл автономных скважинных приборов |
RU2060383C1 (ru) * | 1992-02-21 | 1996-05-20 | Ивано-Франковский Институт Нефти И Газа | Генератор переменного тока для питания автономной скважинной аппаратуры в процессе колонкового бурения скважины малого диаметра |
EP0762606A2 (en) * | 1995-09-08 | 1997-03-12 | Camco Drilling Group Limited | Improvements in or relating to electrical machines |
RU2184225C2 (ru) * | 2000-08-01 | 2002-06-27 | Закрытое акционерное общество Научно-производственная фирма "Самарские Горизонты" | Турбогенератор для питания скважинной аппаратуры |
RU2264537C1 (ru) * | 2004-05-12 | 2005-11-20 | Закрытое акционерное общество Научно-производственное предприятие "Самарские Горизонты" | Генератор |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103512732B (zh) | 风力发电机组风轮叶片疲劳加载试验方法 | |
EP2943430A1 (en) | Power transfer device | |
Solodkiy et al. | Improving the energy efficiency of the sucker-rod pump via its optimal counterbalancing | |
RU2472278C1 (ru) | Электрогенератор станка-качалки скважины | |
CN106321336B (zh) | 一种摇摆式波浪能发电装置 | |
CN103437944B (zh) | 水平竖直综合利用浮体绳轮发电*** | |
RU2473161C1 (ru) | Скважинный электрогенератор | |
RU2345468C2 (ru) | Электродвигатель с электромеханическим преобразователем передаточного отношения | |
RU2370660C1 (ru) | Гидрогенератор | |
BR102017013840B1 (pt) | Sistema e método de alimentação de uma máquina rotativa submarina e sistema para transmitir energia elétrica de baixa frequência em longas distâncias | |
TWM476415U (en) | External rotation type power generation device having biased power generator | |
US20080157534A1 (en) | Zero pollution process and facility for generating electrical energy | |
Khakimyanov et al. | Ways of increase energy efficiency of electric drives sucker rod pump for oil production | |
Takacs | Exact kinematic and torsional analysis of Rotaflex pumping units | |
Ahmedov et al. | Assessment of dynamic forces in new construction design for beamless sucker-rod pumping units | |
CN102661136A (zh) | 一种二次平衡倍程抽油机 | |
CN102787599A (zh) | 螺旋钢桩的打桩方法 | |
RU2640309C2 (ru) | Длинноходовой безбалансирный привод штангового скважинного насоса | |
RU2600301C2 (ru) | Вибромашина | |
Alexeev et al. | Surface PM Motor Drive for Sucker Rod Pumps–Design and Field Results | |
CN203476623U (zh) | 一种大型摩天轮重引力发电装置 | |
Shishlyannikov et al. | Pilot test results for promising drives of sucker-rod pumping units | |
RU2514958C2 (ru) | Силовой привод | |
CN104165116B (zh) | 一种潮流能发电装置 | |
RU66439U1 (ru) | Привод для глубинно-насосной штанговой установки |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130705 |