RU2159359C2

RU2159359C2 - Gas injection system brake mechanism, gas injection system and method of its operation

Info

Publication number: RU2159359C2
Application number: RU98104421A
Authority: RU
Inventors: Гринк Эдвард
Original assignee: Гринк Эдвард
Priority date: 1995-09-14
Filing date: 1995-09-14
Publication date: 2000-11-20

Abstract

FIELD: oil producing industry. SUBSTANCE: brake mechanism to control energy release of drill rod string is designed for use in oil well rotary pump. Rotary pump has rotating element arranged in energy line from main motor to upper end of drill rod string. It should rotate at constant ratio and direction relative to upper end of drill rod string. Rotating element sets flowing medium pump into operation by means of overrunning clutch so that when upper end of drill rod string rotates in normal direction, clutch slips and does not sets pump into working. But when upper end of drill rod string tries to turn in opposite direction, for instance, at stopping or interruption of energy supply, pump is set into operation to delivery flowing medium from reservoir and to reservoir along closed line which includes also flowing medium flow limiter. EFFECT: simplified design, improved reliability. 11 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей отрасли и, в частности, касается повышения безопасности скважинных роторных насосов, главным образом, при остановке или прекращении подачи энергии. The invention relates to the oil industry and, in particular, relates to improving the safety of borehole rotary pumps, mainly when stopping or stopping the supply of energy.

В прошлом многие обычные нефтяные скважины приводились в действие посредством скважинных насосов, расположенных в донной части скважины или вблизи от нее, при этом насос представлял собой обычный насос возвратно-поступательного действия с приводом от колонны буровых штанг, в свою очередь, совершающий возвратно-поступательное движение по вертикали посредством силового устройства. In the past, many conventional oil wells were driven by borehole pumps located at or near the bottom of the borehole, the pump being a conventional reciprocating pump driven by a drill string, in turn reciprocating vertically by means of a power device.

Многие из этих устаревших насосов возвратно-поступательного действия в недавнем прошлом были заменены на объемные роторные насосы. Такие роторные насосы особенно пригодны для добычи сырой нефти с примесью воды и песка. Many of these obsolete reciprocating pumps have recently been replaced with positive displacement rotary pumps. Such rotary pumps are particularly suitable for the extraction of crude oil mixed with water and sand.

Однако, ввиду глубины нефтяной скважины, крутящий момент, прилагаемый к верхней части колонны буровых штанг, и сопротивление, оказываемое насосу в донной части, могут вызвать скручивание колонны буровых штанг подобно пружине, что приводит к накапливанию энергии, создаваемой крутящим моментом. Всякий раз, когда происходит прекращение подачи энергии или остановка системы, накопленная энергия, создаваемая крутящим моментом, совместно с энергией, создаваемой напором текучей среды от насоса, должны выделяться сами по себе. Без какого-либо управления скоростью обратного кручения колонны буровых штанг могут возникать серьезные проблемы. Эти проблемы сводятся к следующему:
- двигатель, подсоединенный к колонне буровых штанг через редуктор и шкивное устройство, может достигать реверсивных скоростей, превышающих безопасные пределы. Эти скорости создают тенденцию к повреждению двигателя и могут даже вызвать его разрыв;
- один или оба шкива могут достигать скоростей, превышающих их предельные значения;
- в случае компоновок привода, при которых полированный шток выталкивается из верхней части привода, выступающая часть может быть изогнута и сломана, после чего обломившаяся часть может быть отброшена из установки под действием центробежной силы;
- без какого-либо определенного типа торможения колонна буровых штанг может оказаться отсоединенной, а в результате колонна буровых штанг и насос могут быть утеряны в скважине.However, due to the depth of the oil well, the torque applied to the top of the drill string and the resistance exerted by the pump at the bottom can cause the drill string to twist like a spring, which leads to the accumulation of energy generated by the torque. Whenever a power outage or system shutdown occurs, the stored energy generated by the torque, together with the energy created by the pressure of the fluid from the pump, must be released on their own. Serious problems can arise without any control of the reverse torsion speed of the drill string. These problems are as follows:
- an engine connected to the drill string through a gearbox and a pulley device can reach reverse speeds that exceed safe limits. These speeds tend to damage the engine and may even cause it to break;
- one or both pulleys can reach speeds exceeding their limit values;
- in the case of drive arrangements in which a polished rod is ejected from the top of the drive, the protruding part may be bent and broken, after which the broken part may be discarded from the installation by centrifugal force;
- without any particular type of braking, the drill string may be disconnected, and as a result, the drill string and pump may be lost in the well.

Из международной заявки WO-88/07126 известна нагнетательная система, в которой скважинный насос имеет ротор, который вращается посредством нижнего конца колонны буровых штанг, а верхний конец колонны, в свою очередь, вращается посредством крутящего момента, получаемого от основного двигателя, и в которой в процессе работы в колонне буровых штанг накапливается энергия скручивания. Механизм торможения создан для того, чтобы избежать слишком резкого выделения энергии скручивания колонны буровых штанг при остановке или прекращении подачи энергии. Упомянутый механизм торможения включает в себя сложный и дорогостоящий корпус, удерживающий центральный тормоз с грузовыми элементами, входящими во фрикционное зацепление со стенкой камеры, когда скорость вращения достигает достаточно высокого уровня, тем самым замедляя вращение вала. From the international application WO-88/07126, an injection system is known in which the well pump has a rotor that rotates by means of the lower end of the drill string, and the upper end of the column, in turn, is rotated by the torque received from the main engine, and in which during operation, twisting energy is accumulated in the drill string. The braking mechanism was created in order to avoid too abrupt release of the energy of twisting of the drill string when stopping or stopping the supply of energy. Said braking mechanism includes a complex and expensive housing holding a central brake with cargo elements engaged in friction meshing with the chamber wall when the rotation speed reaches a sufficiently high level, thereby slowing down the rotation of the shaft.

Из патента США N 4797075, 10.01.1989, известен объемный скважинный насос с торможением чрезмерной скорости для защиты коробки передач в течение обратного вращения. Силовой источник вращает входной вал коробки передач, который посредством привода, расположенного под прямым углом, приводит в движение колонну буровых штанг, проходящую вниз к насосу. К входному валу крепят центробежный тормоз. Если насос прекращает работу, источник энергии сообщит энергию буровым штангам посредством их скручивания до тех пор, пока источник энергии не достигнет своего предела. Когда буровые штанги начинают раскручиваться, входит в зацепление тормоз для рассеивания энергии и замедления скорости обратного вращения. From US patent N 4797075, 01/10/1989, a volumetric well pump with excessive speed braking is known to protect the gearbox during reverse rotation. The power source rotates the input shaft of the gearbox, which, by means of a drive located at right angles, drives the string of drill rods passing down to the pump. A centrifugal brake is attached to the input shaft. If the pump stops operating, the energy source will transmit energy to the drill rods by twisting them until the energy source reaches its limit. When the drill rods begin to unwind, the brake engages to dissipate energy and slow down the reverse rotation speed.

Из патента Великобритании N 2210931, 21.06.1989 известна тормозная система двигателя, имеющая поглощающий энергию шестеренный насос, который включает в себя выходное отверстие, из которого нефть проходит к выходу посредством отверстия, регулируемого поршнем. Когда требуется торможение, переключаемый клапан закрывается и в отверстие позади поршня посредством отверстия в головке поршня создается давление. Управление давлением позади поршня осуществляется регулируемым клапаном настройки давления. Причем оно действует на большую площадь поршня, чем площадь отверстия. При этом отверстие уменьшается для увеличения выходного давления нефти, а следовательно, и крутящего момента. Управление максимальным давлением на выходе осуществляется ограничительным клапаном. From British Patent No. 2210931, 06/21/1989, an engine brake system is known having an energy-absorbing gear pump, which includes an outlet from which oil passes to the outlet through an opening controlled by a piston. When braking is required, the switchable valve closes and pressure is generated in the bore behind the piston through the bore in the piston head. The pressure control behind the piston is controlled by an adjustable pressure setting valve. Moreover, it acts on a larger area of the piston than the area of the hole. In this case, the hole is reduced to increase the output pressure of the oil, and hence the torque. The maximum outlet pressure is controlled by a pressure limiting valve.

Все из последних упомянутых механизмов сложны, дороги и не находят широкого применения, поэтому имеется необходимость в более простой и более надежной конструкции. All of the latter mechanisms are complex, expensive and not widely used, therefore there is a need for a simpler and more reliable design.

Технической задачей, поставленной в настоящем изобретении, является упрощение конструкции и повышение надежности конструкции. The technical problem posed in the present invention is to simplify the design and increase the reliability of the design.

В этом настоящем изобретении для использования с нагнетательной системой, в которой скважинный насос имеет ротор, вращаемый нижним концом колонны буровых штанг, верхний конец который, в свою очередь, вращается посредством крутящего момента, обеспечиваемого основным двигателем, и в течение рабочего процесса в колонне буровых штанг накапливается энергия скручивания, создан тормозной механизм, позволяющий избежать весьма резкого выделения энергии скручивания колонны буровых штанг при остановке или прекращении подачи энергии, при этом механизм отличается тем, что он содержит:
a) вращательный элемент, установленный так, что он вращается с постоянным передаточным отношением и направлением относительно верхнего конца колонны буровых штанг;
b) насос для текучей среды;
c) резервуар, содержащий текучую среду;
d) входной трубопровод, сообщающий текучую среду в резервуаре с впускным отверстием насоса;
e) выходной трубопровод, сообщающий текучую среду в резервуаре с выходным отверстием насоса;
f) регулируемый клапан управления потоком, расположенный в одном из упомянутых трубопроводов;
g) средство управления в виде обгонной муфты, оперативно связанное в насосом таким образом, что, когда верхний конец колонны буровых штанг вращается в направлении, соответствующем нормальной работе скважинного насоса, насос для текучей среды не совершает нагнетательную работу, но когда верхний конец колонны буровых штанг вращается в направлении, противоположном тому, которое соответствует нормальной работе скважинного насоса, насос для текучей среды совершает работу по нагнетанию текучей среды из резервуара и обратно к резервуару, преодолевая сопротивление, определяемое настройкой клапана;
при этом, если происходит резкое выделение энергии, накопленной колонной буровых штанг, рассеивание энергии осуществляется контролируемым способом.In this present invention, for use with an injection system in which the well pump has a rotor rotated by the lower end of the drill string, the upper end of which, in turn, is rotated by the torque provided by the main motor and during the working process in the drill string torsion energy is accumulated, a braking mechanism has been created to avoid a very sharp release of torsion energy of the drill string when the power is stopped or stopped, while nism is characterized in that it contains:
a) a rotational element mounted so that it rotates with a constant gear ratio and direction relative to the upper end of the drill string;
b) a fluid pump;
c) a reservoir containing a fluid;
d) an inlet pipe communicating fluid in the reservoir with the pump inlet;
e) an outlet conduit communicating fluid in the reservoir with the outlet of the pump;
f) an adjustable flow control valve located in one of the said pipelines;
g) control device in the form of an overrunning clutch operatively connected in the pump in such a way that when the upper end of the drill string is rotated in the direction corresponding to the normal operation of the well pump, the fluid pump does not perform injection work, but when the upper end of the drill string rotates in the opposite direction to that which corresponds to the normal operation of the borehole pump, the fluid pump performs the work of pumping the fluid from the reservoir and back to the reservoir, share resistance determined by valve setting;
however, if there is a sharp release of energy accumulated by the drill string, energy dissipation is carried out in a controlled manner.

Помимо этого, в изобретении создана нагнетательная система, содержащая:
скважинный насос, который включаtт в себя статор и ротор;
колонну буровых штанг, имеющую верхний конец и нижний конец, при этом нижний конец подсоединен к ротору, удерживает и вращает его;
основной двигатель, обеспечивающий крутящий момент для вращения упомянутого верхнего конца, за счет чего в колонне буровых штанг в процессе работы накапливается энергия;
тормозной механизм, позволяющий избежать слишком резкого выделения энергии скручивания колонны буровых штанг при остановке или прекращении подачи энергии, при этом механизм включает в себя:
a) вращательный элемент, введенный в энергетическую цепь между основным двигателем и верхним концом колонны буровых штанг, так что вращательный элемент вращается с постоянным передаточным отношением и направлением относительно верхнего конца колонны буровых штанг;
b) насос для текучей среды;
c) обгонную муфту между вращательным элементом и насосом для текучей среды, подсоединенную таким образом, что когда верхний конец колонны буровых штанг вращается в направлении, соответствующем нормальной работе скважинного насоса, муфта проскальзывает и не приводит в действие насос для текучей среды, но когда верхний конец колонны буровых штанг вращается в направлении, противоположном тому, которое соответствует нормальной работе скважинного насоса, муфта передает энергию насосу для текучей среды;
d) резервуар, содержащий текучую среду;
e) входной трубопровод, сообщающий текучую среду в резервуаре с впускным отверстием насоса для текучей среды;
f) выходной трубопровод, сообщающий текучую среду в резервуаре с выходным отверстием насоса для текучей среды;
g) регулируемый клапан управления потоком, расположенный в одном из упомянутых трубопроводов, при этом энергия, накопленная колонной буровых штанг, при ее выделении должна совершать работу, нагнетая текучую среду по замкнутой цепи, которая включает в себя сопротивление в виде упомянутого клапана, за счет чего контролируемым способом происходит рассеивание накопленной энергии.In addition, the invention provides an injection system comprising:
a well pump, which includes a stator and a rotor;
a drill string with an upper end and a lower end, while the lower end is connected to the rotor, holds and rotates it;
the main engine, which provides torque for rotation of the upper end, due to which energy is stored in the drill string during operation;
a braking mechanism that allows you to avoid too sharp release of energy of twisting of the drill string when stopping or stopping the supply of energy, while the mechanism includes:
a) a rotational element inserted into the energy circuit between the main engine and the upper end of the drill string, so that the rotational element rotates with a constant gear ratio and direction relative to the upper end of the drill string;
b) a fluid pump;
c) an overrunning clutch between the rotary element and the fluid pump, connected in such a way that when the upper end of the drill string is rotated in the direction corresponding to the normal operation of the well pump, the clutch slips and does not actuate the fluid pump, but when the upper end drill string is rotated in the opposite direction to that of the normal operation of the borehole pump, the coupling transmits energy to the fluid pump;
d) a reservoir containing a fluid;
e) an inlet conduit communicating the fluid in the reservoir with the inlet of the fluid pump;
f) an outlet conduit communicating the fluid in the reservoir with the outlet of the fluid pump;
g) an adjustable flow control valve located in one of the mentioned pipelines, while the energy accumulated by the drill string must perform work when it is released, pumping the fluid through a closed circuit, which includes resistance in the form of the said valve, due to which in a controlled way, the accumulated energy is dispersed.

Кроме того, в этом изобретении создан способ работы нагнетательной системы, в которой используется скважинный насос, включающий в себя статор и ротор, колонна буровых штанг, имеющая верхний конец и нижний конец, причем последний подсоединен к ротору, удерживает и вращает его, и основной двигатель, создающий крутящий момент вращения упомянутого верхнего конца, при этом способ содержит следующие стадии:
приведение в действие основного насоса для вращения верхнего конца колонны буровых штанг с тем, чтобы нижний конец вращал ротор, при этом в буровой колонне в процессе работы накапливается энергия скручивания;
при остановке или прекращении подачи энергии медленное и контролируемое выделение энергии скручивания;
отличающийся тем, что последняя стадия медленного выделения энергии скручивания осуществляется посредством:
a) прохождения энергии от основного двигателя вначале к вращательному элементу, а затем от вращательного элемента к верхнему концу колонны буровых штанг таким образом, что вращательный элемент вращается с постоянными передаточным отношением и направлении относительно верхнего конца колонны буровых штанг;
b) подсоединения вращательного элемента к насосу для текучей среды таким образом, что когда верхний конец колонны буровых штанг вращается в направлении, соответствующем нормальной работе скважинного насоса, насос для текучей среды не совершает какой-либо нагнетательной работы, но когда верхний конец колонны буровых штанг вращается в направлении, противоположном тому, которое соответствует нормальной работе скважинного насоса, насос для текучей среды совершает нагнетательную работу;
c) в любом случае накопленная энергия выделяется, при этом накопленная энергия приводит в действие насос для нагнетания текучей среды из резервуара и обратно в резервуар по замкнутой цепи;
d) управления скоростью выделения накопленной энергии посредством ограничения потока текучей среды по цепи.In addition, this invention provides a method of operating an injection system that uses a borehole pump including a stator and a rotor, a drill string having an upper end and a lower end, the latter being connected to the rotor, holding and rotating it, and the main engine creating a torque of rotation of the aforementioned upper end, the method comprising the following steps:
actuating the main pump to rotate the upper end of the drill string so that the lower end rotates the rotor, while twisting energy is accumulated in the drill string during operation;
when stopping or stopping the supply of energy, slow and controlled release of twisting energy;
characterized in that the last stage of the slow release of twisting energy is carried out by:
a) the passage of energy from the main engine first to the rotational element, and then from the rotational element to the upper end of the drill string so that the rotational element rotates with a constant gear ratio and direction relative to the upper end of the drill string;
b) connecting the rotary member to the fluid pump such that when the upper end of the drill string is rotated in a direction corresponding to the normal operation of the well pump, the fluid pump does not perform any injection work, but when the upper end of the drill string is rotated in a direction opposite to that which corresponds to the normal operation of the well pump, the fluid pump performs the injection work;
c) in any case, the stored energy is released, while the stored energy drives the pump to pump fluid from the tank and back to the tank in a closed circuit;
d) controlling the rate of release of stored energy by limiting the flow of fluid through the circuit.

Один из вариантов осуществления конструкции согласно этому изобретению представлен на прилагаемых фигурах, где на нескольких видах одинаковые детали обозначены одними и теми же номерами позиций, и на которых:
на фиг.1 изображен боковой вид по вертикали тормозного механизма;
на фиг.2 - торцевой вид тормозного механизма в направлении стрелки 2 на фиг.1.One of the embodiments of the construction according to this invention is presented in the accompanying figures, where in several views the same parts are indicated by the same reference numbers, and in which:
figure 1 shows a side vertical view of the brake mechanism;
figure 2 - end view of the brake mechanism in the direction of the arrow 2 in figure 1.

На фиг. 1 основным двигателем является двигатель 10, который имеет вертикальный вал 12, несущий на себя шкив 14. In FIG. 1, the main engine is engine 10, which has a vertical shaft 12 that carries a pulley 14.

Слева на фиг.1 представлен тормозной механизм, включающий в себя вращательный элемент 16, на своей верхней части несущий шкив 18, точно выровненный со шкивом 14. Имеется несколько ремней 19, связывающих между собой шкивы 14 и 18. Вращательный элемент 16 представляет собой удлиненный вал, параллельный валу 12, и проходит через внутреннюю часть резервуара 20, который сообщается с атмосферой в верхней части 22 и включает в себя две боковые стенки 24 /на фиг.1 видна только одна из них/ и две торцевые стенки 26. Нижняя стенка 28 также составляет часть резервуара 20, а вал 16 проходит через нижнюю стенку 28, но уплотнен относительно нее для предотвращения утечек. On the left, in Fig. 1, a brake mechanism is presented, which includes a rotary element 16, on its upper part a bearing pulley 18, exactly aligned with the pulley 14. There are several belts 19 that connect the pulleys 14 and 18. The rotary element 16 is an elongated shaft parallel to the shaft 12, and passes through the inner part of the tank 20, which communicates with the atmosphere in the upper part 22 and includes two side walls 24 / in figure 1 only one of them is visible / and two end walls 26. The lower wall 28 also makes up part of tank 2 0, and the shaft 16 passes through the bottom wall 28, but is sealed relative to it to prevent leaks.

Через внутреннюю часть резервуара 20 также проходит основной приводной вал 30, который для возможности его вращения удерживается уплотняющим корпусом 32. Основной приводной вал 30 предназначен для удерживания верхнего конца колонны 34 буровых штанг, которая проходит вниз по скважине. Основной приводной вал 30 проходит через донную стенку 28 резервуара 20 и соответствующим образом уплотнен для предотвращения утечек. The main drive shaft 30 also extends through the interior of the reservoir 20, which is held by a sealing body 32 to rotate it. The main drive shaft 30 is designed to hold the upper end of the drill string 34, which extends down the well. The main drive shaft 30 passes through the bottom wall 28 of the reservoir 20 and is suitably sealed to prevent leakage.

В предварительном варианте осуществления конструкции резервуар 20 примерно на 2/3 заполнен гидравлической текучей средой 36. In a preliminary embodiment, the reservoir 20 is approximately 2/3 full of hydraulic fluid 36.

Во внутренней части резервуара 20 валы 16 и 30 взаимосвязаны в месте, указанном прямоугольником 37, который изображен пунктирными линиями. В одном из вариантов выполнения каждый из валов 16 и 30 несет на себе шестерню, при этом две шестерни входят в зацепление друг с другом таким образом, что передаточные отношение между валами 16 и 30 при их вращении остается постоянным при вращении валов в противоположных направлениях. Другой вариант предполагает установку звездочки на каждом из валов 16 и 30, причем совместно с цепью, входящей в зацепление с обеими звездочками. Во втором случае валы 16 и 30 будут вращаться в одном направлении. In the interior of the reservoir 20, the shafts 16 and 30 are interconnected at the location indicated by the rectangle 37, which is indicated by dashed lines. In one embodiment, each of the shafts 16 and 30 carries a gear, while the two gears mesh with each other so that the gear ratio between the shafts 16 and 30 during rotation remains constant when the shafts rotate in opposite directions. Another option involves installing an asterisk on each of the shafts 16 and 30, moreover, together with a chain engaged with both sprockets. In the second case, the shafts 16 and 30 will rotate in the same direction.

Для более подробного описания тормозного механизма обратимся к фиг.1 и 2. For a more detailed description of the brake mechanism, refer to figures 1 and 2.

Как наилучшим образом показано на фиг.2, гидравлический насос 40 со стороны всасывания сообщается с впускным коллектором 42, а на выходной стороне с выпускным коллектором 44. В выпускном коллекторе 44 расположен клапан 46 для управления потоком, который может быть отрегулирован вручную для установления сопротивления потоку через выпускной коллектор 44. Оба коллектора 42 и 44 сообщаются с внутренней частью резервуара 20 через уплотняемые отверстия. As best shown in figure 2, the hydraulic pump 40 on the suction side communicates with the intake manifold 42, and on the output side with the exhaust manifold 44. In the exhaust manifold 44 there is a valve 46 for flow control, which can be manually adjusted to establish flow resistance through the exhaust manifold 44. Both manifolds 42 and 44 communicate with the inside of the reservoir 20 through sealed openings.

На фиг.2 схематически показано, что вал 16 подсоединен к обгонной муфте 48, которая, в свою очередь, через гибкие соединения 50 подсоединена к входному валу 52 насоса 40. Figure 2 schematically shows that the shaft 16 is connected to an overrunning clutch 48, which, in turn, is connected via flexible couplings 50 to the input shaft 52 of the pump 40.

Обгонную муфту 48 также называют муфтой "свободного хода", которая передает мощность только в одном направлении вращения, но "проскальзывает" при ее вращении в противоположном направлении. В данном случае обгонная муфта 48 передает мощность насосу 40 только тогда, когда верхний конец колонны 34 буровых штанг вращается в направлении, противоположном направлению, соответствующему нормальной работе, когда она пытается действовать при прекращении подачи энергии или остановке. Однако, когда колонна 34 буровых штанг вращается в направлении, соответствующем нормальной работе скважинного насоса, муфта проскальзывает и не приводит насос 40 для текучей среды в действие. The overrunning clutch 48 is also called a “freewheel” clutch, which transfers power in only one direction of rotation, but “slips” when it rotates in the opposite direction. In this case, the overrunning clutch 48 transfers power to the pump 40 only when the upper end of the drill string 34 rotates in the opposite direction to that of normal operation when it tries to act when the power is cut or stopped. However, when the drill string 34 rotates in a direction corresponding to the normal operation of the well pump, the clutch slips and does not actuate the fluid pump 40.

В процессе работы, когда скважинный насос действует обычным образом, направление вращения вала 16 таково, что вращение не передается к насосу 40 посредством обгонной муфты 48 и поэтому рабочая жидкость не нагнетается в петлевую цепь, образованную резервуаром 20 и коллекторами 42 и 44. In the process, when the well pump operates in the usual way, the direction of rotation of the shaft 16 is such that the rotation is not transmitted to the pump 40 through the overrunning clutch 48 and therefore the working fluid is not pumped into the loop circuit formed by the reservoir 20 and the collectors 42 and 44.

Однако, когда по какой-либо причине вся нагнетательная система останавливается, колонна 34 буровых штанг пытается раскрутиться в обратном направлении и при этом происходит выделение накопленной энергии, созданной крутящим моментом. Это приведет к вращению вала 30, в свою очередь, будет вращать вал 16 посредством зацепления шестерен, либо звездочек, связанных между собой цепью. В течение этого обратного кручения колонны 34 буровых штанг направление вращения вала 16 таково, что передает энергию насосу 140 через обгонную муфту 48, чем обеспечивается натягивание текучей среды из резервуара 20 через впускной коллектор 42 и ее выпуск через управляющий клапан 46 в выпускной коллектор 44. However, when for some reason the entire injection system stops, the drill string 34 tries to spin in the opposite direction and the accumulated energy generated by the torque is released. This will lead to the rotation of the shaft 30, in turn, will rotate the shaft 16 through the engagement of gears or sprockets connected by a chain. During this reverse torsion of the drill string 34, the direction of rotation of the shaft 16 is such that it transfers energy to the pump 140 through the overrunning clutch 48, thereby allowing the fluid to be drawn from the reservoir 20 through the inlet manifold 42 and discharged through the control valve 46 into the exhaust manifold 44.

Клапан 46 управления потоком выбирают таким образом, что когда он по существу полностью открыт, будет обеспечена возможность кручения колонны 34 буровых штанг в обратном направлении с относительно невысокой скоростью. При этом в случае обратного вращения текучей среды из резервуара 20 непрерывно нагнетается в замкнутую линию посредством насоса 40, причем замкнутая линия содержит регулируемый ограничитель в форме клапана 46 управления потоком. The flow control valve 46 is selected such that when it is substantially fully open, it will be possible to twist the drill string 34 in the opposite direction at a relatively low speed. Moreover, in the case of reverse rotation of the fluid from the reservoir 20 is continuously pumped into a closed line by means of a pump 40, and the closed line contains an adjustable restrictor in the form of a flow control valve 46.

В нижней правой части фиг.1 донный конец 60 обсадной колонны буровой скважины 35 содержит статор 62 и ротор 64 скважинного поршневого роторного насоса и нижний конец 66 колонны 34 буровых штанг. In the lower right part of FIG. 1, the bottom end 60 of the casing of the borehole 35 includes a stator 62 and a rotor 64 of the borehole piston rotary pump and a lower end 66 of the drill string 34.

Claims

1. The brake mechanism for the injection system having a borehole pump with a rotor mounted to rotate using the lower end of the drill string, containing the main engine connected to the upper end of the drill string to rotate and accumulate torsion energy, characterized in that it contains a rotational element mounted for rotation with a constant gear ratio and direction relative to the upper end of the drill string, a fluid pump, a reservoir with whose environment with two conduits, one of which communicates with the inlet of the pump, and the other - to the output, and adjustment of flow control valve disposed in one of said conduits, and the control means in the form of an overrunning clutch associated with the pump.

2. The brake mechanism according to claim 1, characterized in that it contains two shafts and two pulleys, while the main engine includes a first shaft for holding the first pulley, and the rotational element is elongated and is the second shaft for holding the second pulley, this mechanism includes a belt to cover the first and second pulleys, and the control means in the form of an overrunning clutch is made with the possibility of connecting the rotational element and the pump for the fluid, with a reverse rotation of the drill string, and the possibility of slipping calling during normal operation of the well pump.

3. The brake mechanism according to claim 2, characterized in that it contains an additional rotational element for holding and rotating the upper end of the drill string, driven by the main rotational element.

4. The brake mechanism according to claim 3, characterized in that the main rotational element is configured to drive an additional rotational element by engaging two gears, one of which is attached to the main rotational element and the other to the additional rotational element, wherein the rotational elements holding the gears are located inside the tank, and the fluid is a hydraulic fluid.

5. The brake mechanism according to claim 3, characterized in that the main rotational element is configured to drive an additional rotational element by means of a chain that engages with two sprockets, one of which is attached to the main rotational element and the other to the additional the rotational element, while the chain and parts of the rotational elements holding the sprockets are located inside the tank, and the fluid is a hydraulic fluid.

6. An injection system comprising a borehole pump including a stator and a rotor, a drill string having an upper end and a lower end connected to the rotor to hold and rotate it, a main motor connected to the upper end of the drill string to rotate and accumulation of twisting energy, as well as a braking mechanism to avoid a sharp release of twisting energy of the drill string when stopping or stopping the supply of energy, characterized in that the braking mechanism comprises a rotational element, mounted between the main engine and the upper end of the drill string, rotatable with a constant gear ratio and direction relative to the upper end of the drill string, fluid pump, freewheel installed between the rotary element and the fluid pump, slipped and failure to operate the fluid pump during rotation of the upper end of the drill string in the direction corresponding to the normal operation of the well pump, and with the possibility of transferring energy to the pump for the fluid, while rotating the upper end of the drill string in a direction opposite to that which corresponds to the normal operation of the well pump, as well as a closed circuit including a reservoir for the fluid, an inlet pipe for communicating with the pump inlet for fluid, an outlet pipe for communicating the reservoir with the outlet of the pump for the fluid and an adjustable flow control valve located in one of the pipelines to perform the function of resistance during the release of the torsion energy accumulated by the drill string to perform the work of pumping the fluid in a closed circuit.

7. The injection system according to claim 6, characterized in that the main engine includes a vertical first shaft for holding the first pulley, while the rotational element is a vertical second shaft for holding the second pulley and there is a belt means covering the first and second pulleys.

8. The injection system according to claim 7, characterized in that it contains an additional rotational element capable of holding and rotating the upper end of the drill string and driven by the main rotational element.

9. The injection system according to claim 8, characterized in that the main rotational element is configured to drive an additional rotational element by engaging two gears, one of which is attached to the main rotational element and the other is attached to the additional rotational element, and gear holding elements are located inside the reservoir, and the fluid is a hydraulic fluid.

10. The injection system according to claim 8, characterized in that the main rotational element is configured to drive an additional rotational element by means of a chain engaged with two sprockets, one of which is attached to the main rotational element and the other is attached to the additional rotational element element, while the chain and parts of the rotational elements holding the sprockets are located inside the tank, and the fluid is a hydraulic fluid.

11. The method of operation of the injection system, including a borehole pump containing a stator and a rotor, a string of drill rods with upper and lower ends, the lower end being connected to the rotor for holding and rotating it, and the main engine, which consists in driving the main engine for rotating the upper and lower ends of the drill string, while the latter rotates the rotor, and the string accumulates torsional energy during operation, which then is released in a controlled manner when the system stops, characterized in that then the controlled release of twisting energy is carried out by passing energy from the main engine to the rotational element associated with it, and then from the rotational element to the upper end of the drill string, while the rotational element rotates with a constant gear ratio and direction relative to the upper end of the drill string, and its connection to the pump for the fluid is performed in such a way that when the upper end of the drill string is rotated in the direction corresponding to the norm When the well pump doesn’t work, the fluid pump does not perform any injection work, and when the upper end of the drill string rotates in the opposite direction, which corresponds to the normal operation of the well pump, the pump for the fluid performs injection work, while the accumulated energy drives a pump for pumping fluid from the tank and back in a closed circuit, and controlling the rate of release of stored energy occurs by restricting the flow of fluid in mentioned line.