[go: up one dir, main page]

RU2691898C1 - Rotary drive of sucker rod pumps - Google Patents

Rotary drive of sucker rod pumps Download PDF

Info

Publication number
RU2691898C1
RU2691898C1 RU2017144901A RU2017144901A RU2691898C1 RU 2691898 C1 RU2691898 C1 RU 2691898C1 RU 2017144901 A RU2017144901 A RU 2017144901A RU 2017144901 A RU2017144901 A RU 2017144901A RU 2691898 C1 RU2691898 C1 RU 2691898C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pipeline
drive
rotor
rod
rotors
Prior art date
Application number
RU2017144901A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Митрофанович Панченко
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "РДП"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "РДП" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "РДП"
Priority to RU2017144901A priority Critical patent/RU2691898C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2691898C1 publication Critical patent/RU2691898C1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B47/00Pumps or pumping installations specially adapted for raising fluids from great depths, e.g. well pumps
    • F04B47/02Pumps or pumping installations specially adapted for raising fluids from great depths, e.g. well pumps the driving mechanisms being situated at ground level

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Abstract

FIELD: oil and gas industry.SUBSTANCE: invention relates to equipment for oil production from bore wells. Drive comprises rotary engine and drive for electric power generators. Rotor engine is made in the housing and consists of at least two rotor sections separated by a partition wall, one of which is connected to the synchronizer section through the partition. Each rotor section is formed by a housing with two inner adjacent cylindrical bores. Rotors are fitted on shafts in every cylindrical bore with clearance from cylindrical bore inner surface. Each rotor is made with ledge in the form of involute tooth and with recess to form working chamber between rotors of each section, inner surface of cylindrical bores and projections of rotors of working chamber. In the rotary engine housing there are steam supply and discharge channels connected to the steam supply and discharge pipelines, and in the partitions between the sections there is a steam transition channel. Above each well vertical guides are installed with rod installed inside, connected to tubing pints of each well. Each rod of each guide is equipped with a slider. Each slider is connected to shaft by means of crank and connecting rod. Slides with cranks and connecting rods in guides are arranged so that during shaft rotation they move in different directions. On the shaft there installed are reduction gears for drive of electric power generators, which are remote from the wellhead. Rotor engine is connected via a pipeline to a separator made in the form of a reservoir with a coil located inside and connected to the pipeline. On one side, the separator tank is connected to the check valves via a pipeline. On the other side by means of pipeline it is connected to boiler house. Separator tank is communicated via pipeline with reservoir. Rotor drive, utilizing APG, generates electric energy for its own needs, and for third-party consumers.EFFECT: simplifies design of mechanical drive of rod pump, increases reliability and durability, simplifies installation and commissioning, reduces prime cost of oil production.6 cl, 4 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеThe technical field to which the invention relates.

Изобретение относится к оборудованию в основном для добычи нефти. В частности к технике добычи нефти из буровых скважин, и особенно эффективно в труднодоступных местах добычи нефти, где больше всего сжигается попутного газа бесцельно, в то время как туда производится прокладка новых протяженных линий электропередач на высоком напряжении и установка собственной трансформаторной подстанции. Такие линии обычно имеют большие потери электроэнергии, а трансформаторы низкий коэффициент загрузки, что значительно увеличивает себестоимость добычи нефти. Возможно применение в шахтах для откачки воды с использованием выделяющегося метана.The invention relates to equipment mainly for the extraction of oil. In particular, to the technology of oil production from boreholes, and especially effectively in remote places of oil production, where most of the associated gas is burned aimlessly, while there are laying new long power lines at high voltage and installing its own transformer substation. Such lines usually have large losses of electricity, and transformers have a low load factor, which significantly increases the cost of oil production. Perhaps the use of mines for pumping water using methane emitted.

Уровень техникиThe level of technology

В настоящее время нефть практически везде добывают с помощью насосов: винтовых, поршневых, центробежных, струйных, основными приводами для которых служат электродвигатели реже двигатели, работающие на дизельном топливе. Одновременно создаются новые технологии и оборудование для трудноизвлекаемых запасов сырья и остаточной нефти.At present, oil is produced almost everywhere by means of pumps: screw, piston, centrifugal, jet, the main drives for which are electric motors less frequently engines that run on diesel fuel. At the same time, new technologies and equipment are being created for hard-to-recover reserves of raw materials and residual oil.

Тем не менее, ведущая роль в добыче нефти по-прежнему принадлежит балансирным станкам-качалкам, которые почти столетие используются на нефтепромыслах России и зарубежья. Эти станки в специальной литературе чаще называются приводами штанговых глубинных насосов, расположенных на дне скважины. Но аббревиатура ПШГН не особенно прижилась, и их по-прежнему именуют станками-качалками. По мнению многих нефтяников, пока по-настоящему не создано другого более надежного и простого в обслуживании оборудования, чем эти приводы.Nevertheless, the leading role in oil production still belongs to the balancer pumping units, which have been used in the oil fields of Russia and abroad for almost a century. In special literature, these machines are more commonly referred to as sucker rod pump drives located at the bottom of a well. But the abbreviation PSNG is not particularly acclimatized, and they are still referred to as rocking machines. According to many oilmen, until another truly more reliable and easy-to-maintain equipment has been created, than these drives.

Известно, что станки-качалки могут быть балансирные и безбалансирные. Основными узлами известных балансирных конструкций является рама, стойка в виде усеченной четырехгранной пирамиды, балансир с поворотной головкой, траверса с шатунами, шарнирно подвешенная к балансиру, редуктор с кривошипами и противовесами. Станок-качалка комплектуется набором сменных шкивов для изменения числа качаний, т.е. регулирование дискретное. Для смены и натяжения ремней электродвигатель устанавливается на поворотной раме-салазках. Недостатки: чрезмерная металлоемкость; сложность монтажа, пуско-наладочных работ, обслуживания; повышенные удельные затраты электрической энергии.It is known that pumping units can be balanced and bezbalansirnye. The main components of the known balance structures are the frame, the stand in the form of a truncated tetrahedral pyramid, the balancer with a swivel head, the traverse with the connecting rods, pivotally suspended from the balancer, the gearbox with cranks and counterweights. The rocking machine is equipped with a set of interchangeable pulleys to change the number of swings, i.e. discrete regulation. For changing and tensioning the belts, the electric motor is mounted on a rotating frame-sled. Disadvantages: excessive metal content; the complexity of installation, commissioning, maintenance; increased unit costs of electrical energy.

В безбалансирных приводах (RU 2445511): возвратно-поступательное движение штанг осуществляется с помощью цепи или канатов, перекинутых через шкивы-звездочки, укрепленные на наклонной к устью скважины пирамиде-опоре. Канатная подвеска (или цепь) прикрепляется к штангам, а другим концом к кривошипу редуктора.In balanceless drives (RU 2445511): the reciprocating movement of the rods is carried out with the help of chains or ropes thrown over sprocket pulleys mounted on a pyramid-support inclined to the wellhead. The cable suspension (or chain) is attached to the rods, and the other end to the crank of the gearbox.

Безбалансирные станки-качалки уравновешиваются с помощью противовесов, укрепляемых на кривошипе. Однако они не нашли широкого распространения т.к. имеют в основном те же недостатки, что и балансирные станки-качалки, имея преимущества в энергопотреблении. Но при этом приближение электродвигателя к устью скважины повышает пожарную опасность.Balanceless rocking machines are balanced by counterweights, mounted on the crank. However, they did not find wide distribution. basically have the same drawbacks as balancing pumping units, having advantages in energy consumption. But at the same time the approach of the electric motor to the wellhead increases the fire hazard.

Известны так же гидравлические приводы (RU 2344319, F04B 47/08, 27.07.2008), состоящие из длинного цилиндра и движущегося в нем поршня, соединенного непосредственно с колонной штанг. Цилиндр устанавливается вертикально над устьем скважины. Возвратно-поступательное движение поршня и штанг достигается путем переключения золотниковым устройством потока жидкости, нагнетаемой силовым насосом. Однако длинноходные цилиндры и поршни сложно изготовить.Also known hydraulic actuators (RU 2344319, F04B 47/08, 07.27.2008), consisting of a long cylinder and a piston moving in it, connected directly to the rod string. The cylinder is mounted vertically above the wellhead. The reciprocating movement of the piston and rods is achieved by switching the fluid flow pumped by the power pump with a slide valve device. However, long stroke cylinders and pistons are difficult to manufacture.

К недостаткам так же относятся: приводом является электродвигатель, ограничение по глубине спуска насоса (чем глубже, тем выше вероятность обрыва штанг); малая подача насоса; ограничение по наклону ствола скважины и интенсивности его искривления (неприменимы в наклонных и горизонтальных скважинах, а также в сильно искривленных вертикальных).The disadvantages also include: the drive is an electric motor, the limitation on the depth of the descent of the pump (the deeper, the higher the probability of breakage of the rods); small pump flow; restriction on the slope of the wellbore and the intensity of its curvature (not applicable in inclined and horizontal wells, as well as in highly curved vertical wells).

Основными недостатками всех известных способов добычи нефти в крупных месторождениях являются: большие потребности в электрической энергии с учетом инфраструктуры; солидные объемы бесцельного сжигания попутного нефтяного газа особенно в труднодоступных местах; чрезмерная металлоемкость; сложность монтажа, балансировки и обслуживания каждой установки по добыче нефти.The main disadvantages of all known methods of oil production in large fields are: high demand for electrical energy, taking into account the infrastructure; solid volumes of aimless burning of associated gas, especially in hard-to-reach places; excessive metal consumption; the complexity of the installation, balancing and maintenance of each installation for the extraction of oil.

Сущность изобретенияSummary of Invention

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков с учетом использования попутного нефтяного газа при упрощении конструкции привода по замкнутому циклу, повышении его надежности и долговечности путем применения жесткой кинематической связи между собой с уменьшением количества его подвижных конструктивных элементов, а также заявленное техническое решение направлено на решение проблемы полной утилизации попутного нефтяного газа на месте не только для самообслуживания нефтедобычи, но и для выработки электроэнергии для инфраструктуры и даже сторонним потребителям, снижение пожарной опасности.The objective of the invention is to eliminate these disadvantages with regard to the use of associated petroleum gas while simplifying the design of the drive in a closed cycle, increasing its reliability and durability by applying a rigid kinematic connection with each other with a decrease in the number of its movable structural elements, as well as the claimed technical solution is aimed at solving the complete problem utilization of associated petroleum gas at the site not only for the self-service of oil production, but also for the generation of electricity for infrastructure and even third-party consumers, reducing fire danger.

Технический результат заявленного изобретения заключается в упрощении конструкции привода штангового насоса, повышении его надежности и долговечности, упрощении монтажа и пуско-наладочных работ.The technical result of the claimed invention is to simplify the design of the drive sucker pump, increasing its reliability and durability, simplifying installation and commissioning.

Технический результат заявленного изобретения достигается за счет того, что привод штанговых насосов скважин, содержащий роторный двигатель, и привод для генераторов электрической энергии, при этом роторный двигатель выполнен в корпусе и состоит из разделенных перегородкой по меньшей мере двух роторных секций, одна из которых через перегородку соединена с секцией синхронизатора, при этом каждая роторная секция образована корпусом с двумя внутренними смежными цилиндрическими расточками, и в каждой цилиндрической расточке с зазором от внутренней поверхности цилиндрической расточки уставлены роторы на вал (11) и вал (12) соответственно, а каждый ротор выполнен с выступом в форме эвольвентного зуба и с выемкой с образованием рабочей камеры между роторами каждой секции, внутренней поверхностью цилиндрических расточек и выступами роторов рабочей камеры, при этом в корпусе роторного двигателя выполнены каналы подвода и отвода пара, соединенные с трубопроводом подвода и трубопроводом отвода пара, а в перегородках между секциями выполнен канал перехода пара, при этом над каждой скважиной установлены вертикальные направляющие с установленной внутри штангой, соединенной с насосными штангами насосно-компрессорных труб каждой скважины, и каждая штанга каждой направляющей снабжена ползуном и каждый ползун посредством кривошипа и шатуна соединен с валом (12) соответственно, при этом, ползуны с кривошипами и шатунами в направляющих, расположены таким образом, что при вращении вала совершают движение в разных направлениях, при этом на валу (11) установлены редукторы для привода удаленных от устья генераторов электрической энергии, при этом роторный двигатель трубопроводом (16) соединен с сепаратором, выполненным в виде емкости с расположенным внутри змеевиком и соединенным с трубопроводом (16), емкость сепаратора с одной стороны соединена трубопроводом (22) с обратными клапанами (23), обеспечивающими поток нефти и попутного газа только в одном направлении от скважин в емкость сепаратора, а с другой стороны посредством трубопровода (13) соединена с котельной, при этом емкость сепаратора (14) также соединена трубопроводом (20) с резервуаром.The technical result of the claimed invention is achieved due to the fact that the drive sucker rod pumps, containing a rotary engine, and a drive for electric power generators, while the rotary engine is made in the housing and consists of at least two rotor sections separated by a partition, one of which through a partition connected to the synchronizer section, each rotor section being formed by a housing with two internal adjacent cylindrical bores, and in each cylindrical bore with a clearance from the inner surface of the cylindrical bore rotors on the shaft (11) and shaft (12), respectively, and each rotor is made with a protrusion in the form of an involute tooth and with a notch to form a working chamber between the rotors of each section, the inner surface of the cylindrical bores and the protrusions of the working chamber rotors, at the same time in the case of the rotor engine there are channels of steam supply and removal connected to the supply pipeline and the pipe of removal of steam, and in the partitions between the sections a steam transition channel is made, with each Vertical guides with a rod installed inside the well connected to the pump rods of the pump-compressor pipes of each well are installed, and each rod of each guide is provided with a slide and each slide is connected to the shaft (12) respectively by the crank and connecting rod (12), respectively, and sliders with cranks and connecting rods in guides, arranged in such a way that, when the shaft rotates, they move in different directions, while gears are installed on the shaft (11) to drive electric generators remote from the mouth of generators energy, while the rotary engine is connected to a pipe (16) with a separator, made in the form of a tank with a coil located inside and connected to a pipe (16), the capacity of the separator is connected on one side by a pipe (22) to non-return valves (23) oil and associated gas only in one direction from the wells into the separator tank, and on the other hand, via a pipeline (13), is connected to the boiler house, while the separator tank (14) is also connected by a pipeline (20) to a tank.

В частном случае реализации заявленного изобретения привод установлен на облегченную пространственную раму, монтируемую на сваи, или на фундамент между двух скважин, на морскую платформу сооруженную для бурения, или может также быть установлен на шасси на гусеничном или пневматическом ходу.In the particular case of the implementation of the claimed invention, the drive is mounted on a lightweight spatial frame mounted on piles, or on the foundation between two wells, on an offshore platform built for drilling, or it can also be mounted on a chassis on a crawler or pneumatic drive.

В частном случае реализации заявленного изобретения источником энергии для роторного двигателя является попутный нефтяной газ.In the particular case of the implementation of the claimed invention, the energy source for a rotary engine is associated petroleum gas.

В частном случае реализации заявленного изобретения секция синхронизатора содержит, установленные на коротком и длинном валах, шестерни синхронизатора.In the particular case of the implementation of the claimed invention, the synchronizer section contains synchronizer gears mounted on the short and long shafts.

В частном случае реализации заявленного изобретения валы выполнены с возможностью изменения длины.In the particular case of the implementation of the claimed invention, the shafts are made with the possibility of changing the length.

В частном случае реализации заявленного изобретения длинный вал (12) установлен на дополнительные опоры с подшипниками.In the particular case of the implementation of the claimed invention, the long shaft (12) is installed on additional supports with bearings.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Детали, признаки, а также преимущества настоящего изобретения следуют из нижеследующего описания вариантов реализации заявленного технического решения с использованием чертежей, на которых показано:Details, features, and advantages of the present invention follow from the following description of the embodiments of the claimed technical solution using the drawings which show:

Фиг. 1 - привод скважинного штангового насоса, установленный между двух скважинFIG. 1 - drive downhole pump mounted between two wells

Фиг. 2 - разрез по А-АFIG. 2 - section along AA

Фиг. 3 - роторный двигатель в работе (функционирующий);FIG. 3 - rotary engine in operation (functioning);

Фиг. 4 - роторный двигатель в мертвой точке.FIG. 4 - rotary engine at dead center.

На фигурах цифрами обозначены следующие позиции:In the figures, the numbers denote the following positions:

1 - направляющие; 2 - ползун; 3 - кривошип; 4 - штанга (полировальный шток); 5 - шатун; 6 - трубопровод поступления пара; 7 - корпус; 8 - рабочая камера; 9 - ротор; 10 - крышка корпуса (статора); 11 - короткий вал; 12 - длинный вал; 13 - трубопровод отвода ПНГ; 14 - нефтегазовый сепаратор; 15 - пространственная рама; 16 - трубопровод отработавшего пара; 17 - змеевик; 18 - трубопровод поступления отработавшего пара в котельную; 19 - резервуар для нефти; 20 - трубопровод сепарированной нефти; 21 - трубопровод отстойной нефти; 22 - трубопровод пластовой нефти; 23 - обратный клапан; 24 - трубопровод отстоя; 25 - устьевая арматура с манифольдом; 26 - угловой редуктор: 27 - вал привода генератора; 28 - генератор: 29 - шестерни синхронизатора; 30 - перегородка; 31 - выступ в форме эвольвентного зуба: 32 - выемка.1 - guides; 2 - slider; 3 - crank; 4 - rod (polishing rod); 5 - connecting rod; 6 - steam supply pipeline; 7 - housing; 8 - working chamber; 9 - rotor; 10 - housing cover (stator); 11 - short shaft; 12 - long shaft; 13 - pipeline APG; 14 - oil and gas separator; 15 - space frame; 16 - exhaust steam pipeline; 17 - coil; 18 - piping of the exhaust steam to the boiler; 19 - tank for oil; 20 - separated oil pipeline; 21 - sump oil pipeline; 22 - reservoir of reservoir oil; 23 - check valve; 24 - sludge pipeline; 25 - wellhead fittings with a manifold; 26 - angular gearbox: 27 - generator drive shaft; 28 — generator: 29 — synchronizer gears; 30 - partition; 31 - a protrusion in the form of an involute tooth: 32 - a notch.

Раскрытие изобретенияDISCLOSURE OF INVENTION

Предлагается принципиально новое техническое решение по добыче нефти из двух скважин одновременно одной установкой, расположенной между скважинами, при этом электродвигатели заменяются на пожаробезопасные приводы, источником энергии для которых является пар, получаемый при сжигании попутного газа за пределами роторного механического привода штангового насоса и подаваемый по трубопроводу к двигателю.A fundamentally new technical solution is proposed for oil production from two wells at the same time by one installation located between the wells, and the electric motors are replaced with fireproof drives, the energy source for which is steam produced by burning associated gas outside the rotary mechanical drive of the rod pump and fed through a pipeline to the engine.

Привод скважинного штангового насоса содержит роторный двигатель, как привод насосов для двух скважин и привод для генераторов электрической энергии. При этом источником энергии является попутный нефтяной газ.The drive of a downhole sucker-rod pump contains a rotary engine, as a drive for two wells and a drive for electric power generators. The source of energy is associated petroleum gas.

Привод скважинного штангового насоса двух скважин может быть установлен на облегченную пространственную раму (15) монтируемую на сваи или на фундамент между двух скважин, на морскую платформу, сооруженную для бурения, или может также быть установлен на шасси на гусеничном или пневматическом ходу.The drive of a borehole sucker-rod pump of two wells can be installed on a lightweight spatial frame (15) mounted on piles or on the foundation between two wells, on an offshore platform constructed for drilling, or it can also be installed on a chassis on a crawler or pneumatic drive.

Далее по описанию раскрыта сущность приоритетного варианта исполнения привода скважинного штангового насоса двух скважин, установленного на пространственную раму (15), монтируемую на сваи или на фундамент между двух скважин. Привод также содержит роторный двигатель, установленный на упомянутую раму (15).Further, according to the description, the essence of the priority version of the drive of a borehole sucker pump of two wells, mounted on a spatial frame (15) mounted on piles or on the foundation between two wells, is disclosed. The drive also comprises a rotary engine mounted on said frame (15).

Роторный двигатель выполнен в корпусе (7) и состоит из разделенных перегородкой (30) двух роторных секций. Одна из роторных секций также через перегородку соединена с секцией синхронизатора. Каждая роторная секция образована корпусом с двумя внутренними смежными цилиндрическими расточками, в каждой цилиндрической расточке с зазором от внутренней поверхности цилиндрической расточки уставлен ротор (9) на вал (11) и вал (12) соответственно. Роторы (9) установлены на валах с возможностью вращения в противоположных направлениях. Секция синхронизатора содержит, установленные на коротком и длинном валах (11 и 12), шестерни (29) синхронизатора.The rotary engine is made in the housing (7) and consists of two rotary sections separated by a partition (30). One of the rotor sections is also connected through a partition to the synchronizer section. Each rotor section is formed by a housing with two internal adjacent cylindrical bores, in each cylindrical bore with a gap from the inner surface of the cylindrical bore rotor (9) is mounted on the shaft (11) and shaft (12), respectively. The rotors (9) are mounted on the shafts with the possibility of rotation in opposite directions. The synchronizer section contains, mounted on the short and long shafts (11 and 12), gears (29) of the synchronizer.

В корпусе (7) роторного двигателя, с противоположных сторон непосредственно по границе соседних цилиндрических расточек выполнены каналы подвода и отвода пара, соединенные с трубопроводом подвода (6) и трубопроводом отвода (16) пара.In the casing (7) of the rotor engine, on opposite sides directly along the border of the adjacent cylindrical bores, steam inlet and outlet channels are connected to the inlet pipe (6) and the vapor outlet pipe (16).

Каждый ротор (9) выполнен с выступом (31) в форме эвольвентного зуба и с выемкой (32) с образованием между роторами (9), внутренней поверхностью цилиндрических расточек и выступами роторов (9) рабочей камеры (8). На стенки выступов (31) давит пар, заставляя вращаться роторы (9), а соответственно и валы (11 и 12) в противоположных направлениях.Each rotor (9) is made with a protrusion (31) in the form of an involute tooth and with a notch (32) with the formation between the rotors (9), the inner surface of the cylindrical bores and the protrusions of the rotors (9) of the working chamber (8). On the walls of the protrusions (31) presses the steam, forcing the rotors (9) to rotate, and accordingly the shafts (11 and 12) in opposite directions.

По трубопроводу (6) от сжигания попутного газа в котельной, удаленной от привода на пожаро безопасное расстояние (на чертеже не показана), пар через канал в корпусе (7) подается в рабочую камеру (8) между двух параллельных цилиндрических расточек, в которых вращаются роторы (9), при сближении выступов (31) с впадинами (32) давление на их стенки прекращается (мертвая точка), и пар свободно выходит из рабочей камеры (8). В целях преодоления мертвой точки без маховика и пар по каналу направляется в соседнюю секцию, расположенную через перегородку (30) в которой выступы (31) и впадины (32) роторов воспринимают давление пара т.к. смещены по оси вращения. Пар, оказывая давление на выступы (31) роторов вращает валы 11 и 12 и размещенные на них шестерни (29) секции синхронизатора, синхронизирующие вращение роторов могут выполнять функции шестеренного насоса.Pipeline (6) from the combustion of associated gas in the boiler house, remote from the drive to the fire safety distance (not shown), steam through a channel in the housing (7) is fed into the working chamber (8) between two parallel cylindrical bores in which they rotate rotors (9), when the projections (31) approach the depressions (32), the pressure on their walls ceases (dead point), and the steam freely leaves the working chamber (8). In order to overcome the dead point without a flywheel and steam, the channel is directed to the next section located through the partition (30) in which the protrusions (31) and cavities (32) of the rotors perceive the vapor pressure because shifted along the axis of rotation. The steam, exerting pressure on the protrusions (31) of the rotors, rotates the shafts 11 and 12 and the synchronizer sections (29) placed on them that synchronize the rotation of the rotors can perform the functions of a gear pump.

При этом валы (11 и 12) могут быть удлинены или укорочены, при необходимости, с помощью муфт, храповиков, фланцев и другими известными способами с учетом установки дополнительных опор с подшипниками. Это упрощает установку роторной качалки между существующими скважинами.In this case, the shafts (11 and 12) can be extended or shortened, if necessary, by means of couplings, ratchets, flanges and other known methods, taking into account the installation of additional supports with bearings. This simplifies the installation of a rotary rocker between existing wells.

Рабочими элементами являются выступы (31), в процессе вращения они входят в выемки (32) смежного ротора (9) соответствующей конфигурации, обеспечивая беспрепятственное вращение роторов (9). Валы (11 и 12) вращаются в подшипниках качения или скольжения, установленные в крышке (10) корпуса. Для длинных валов могут устанавливаться дополнительные стойки с подшипниками.The working elements are the protrusions (31), in the process of rotation, they enter the recesses (32) of the adjacent rotor (9) of the appropriate configuration, ensuring unhindered rotation of the rotors (9). The shafts (11 and 12) rotate in rolling or sliding bearings mounted in the housing cover (10). For long shafts, additional racks with bearings can be installed.

Над каждой скважиной установлены вертикальные направляющие (1), при этом каждая направляющая выполнена с установленной внутри штангой (4), соединенной с насосными штангами насосно-компрессорных труб (на изображениях не показаны) каждой скважины. При этом каждая штанга (4) каждой направляющей снабжена ползуном (2) и каждый ползун (2) посредством кривошипа (5) и шатуна (3) соединен с валом (12) соответственно. При этом, ползуны (2) с кривошипами и шатунами в направляющих, расположены таким образом, что при вращении вала (12) совершают движение в разных направлениях. При этом в каждой направляющей ползуны (2), совершает возвратно-поступательное движение в диаметрально-противоположных направлениях, передавая его полировальному штоку, находящемуся в устьевой арматуре с манифольдом (25) и соединенному с насосными штангами насосно-компрессорных труб по известной схеме (на изображениях не показаны)Vertical guides (1) are installed above each well; each guideline is made with a rod (4) installed inside and connected to pump-compressor tubing rods (not shown) of each well. At the same time, each rod (4) of each guideline is provided with a slider (2) and each slider (2) is connected to the shaft (12) by means of the crank (5) and the connecting rod (3), respectively. At the same time, the slide blocks (2) with cranks and rods in the guides are arranged in such a way that, when the shaft (12) rotates, they move in different directions. At the same time, in each guide slide (2), it reciprocates in diametrically opposite directions, transferring it to the polishing rod, which is located in the wellhead with a manifold (25) and connected to the pump-compressor tubing rods according to a well-known scheme (in the images not shown)

Длинный вал (12) с одной стороны привода вращает кривошип (5) который приводит в действие шатун (3) насоса одной скважины, и в тоже время с другой стороны шатун (3) выполняет аналогичную функцию на второй скважине в противоположном направлении со смещением на 180 градусов Ползун (2) каждой скважины совершает возвратно-поступательное движение по направляющим (1) в диаметрально противоположных направлениях. В то время как ползун (2) одной скважины поднимает штангу (4), второй ползун (2) опускает штангу (4) с которой он соединен в устьевую арматуру с манифольдом (25). Таким способом происходит уравновешивание штанг (4) на обеих скважинах без противовесов.A long shaft (12) on one side of the drive rotates the crank (5) which actuates the connecting rod (3) of the pump of one well, and at the same time on the other side of the connecting rod (3) performs the same function on the second well in the opposite direction with an offset of 180 degrees The slider (2) of each well reciprocates along the guides (1) in diametrically opposite directions. While the slider (2) of one well raises the rod (4), the second slider (2) lowers the rod (4) with which it is connected to the wellhead with the manifold (25). In this way, balancing the rods (4) on both wells without counterweights occurs.

Разность в длине валов позволяет на коротком валу (11) через угловой редуктор (26) или шкивы, цепи, дополнительно установить генераторы (28) электрической энергии на значительном удалении от установки посредством вала (27).The difference in the length of the shafts allows on a short shaft (11) through an angular gear (26) or pulleys, chains, to additionally install generators (28) of electrical energy at a considerable distance from the installation by means of a shaft (27).

Вместо кривошипного механизма могут применяться другие известные механизмы: шарнирно - рычажные, кулисные, в частности, Чебышёва, Хойкена, Липкина - Посселье, Ватта, Саррюса, Шотландский, реечный и другие известные устройства для превращения вращательного движения в возвратно-поступательное. Учитывая их многообразие, на чертеже не показаны.Instead of a crank mechanism, other known mechanisms can be used: a hinged - lever, rocker, in particular, Chebyshev, Hoiken, Lipkin - Posselye, Watt, Sarrus, Scottish, batten and other known devices for turning the rotational movement into reciprocating. Given their diversity, the drawing is not shown.

По трубопроводу (16) отработавший пар направляется в нефтегазовый сепаратор (14). При этом сепаратор представляет собой емкость с установленным внутри змеевиком (17). Емкость сепаратора при этом соединена трубопроводом (22) с обратным клапаном (23), обеспечивающими поток нефти и попутного газа только в одном направлении от скважин в емкость сепаратора (14). Трубопровод (16) соединен со змеевиком (17) сепаратора (14). Посредством змеевика (17) происходит охлаждение отработавшего пара. Охлажденный пар по трубопроводу (18) направляется в котельную и, может дополнительно охлаждаться атмосферным воздухом или принудительно известными способами (вентилятор, емкость с водой) и пар, превратившись в воду, поступает в паровой котел. При этом, в результате охлаждения отработавшего пара происходит нагрев поступившей нефти и попутного газа в емкости сепаратора (14). Емкость сепаратора (14) посредством трубопровода (13) соединена с котельной (не показана). Подогретый попутный газ, как более легкая фракция по трубопроводу (13) поступает в котельную и, сгорая, превращает воду в пар, который по трубопроводу (6) поступает в роторный двигатель. А нефть, как более тяжелая фракция из емкости сепаратора (14) по трубопроводу (20) поступает в резервуар - отстойник (19), откуда по трубопроводу 21 производится вывод эмульсии сырья, а по трубопроводу (24) нефть насосами нагнетается в резервуары для доочистки или в нефтепроводы для транспортировки.The pipeline (16) exhaust steam is sent to the oil and gas separator (14). In this case, the separator is a tank with a coil (17) installed inside. The capacity of the separator is connected by a pipeline (22) with a check valve (23), ensuring the flow of oil and associated gas only in one direction from the wells into the container of the separator (14). The pipeline (16) is connected to the coil (17) of the separator (14). The coil (17) cools the exhaust steam. The cooled steam through the pipeline (18) is sent to the boiler room and can be additionally cooled with atmospheric air or forcibly known methods (fan, water tank) and the steam, having turned into water, enters the steam boiler. In this case, as a result of cooling of the exhaust steam, the incoming oil and associated gas are heated in the separator tank (14). The capacity of the separator (14) is connected via a pipeline (13) to a boiler room (not shown). The heated associated gas, as a lighter fraction, enters the boiler room through the pipeline (13) and, burning, turns the water into steam, which through the pipeline (6) enters the rotary engine. And oil as a heavier fraction from the separator tank (14) enters the reservoir tank (19) via pipeline (20), from where pipeline 21 produces the raw material emulsion output, and through pipeline (24) oil is pumped into pumps for additional purification or in oil pipelines for transportation.

Применением качалки одновременно для двух скважин без редукторов сокращается потребление энергии необходимой только на подъем веса скважинных флюидов, т.к. вес поднимаемых штанг в одной скважине синхронно уравновешивается весом опускающихся штанг в другой противоположно расположенной скважине. Кроме того, мобильная роторная качалка не только успешно обходится без линий подвода электрической энергии, но и может самостоятельно вырабатывать электрическую энергию при условии подключения генераторов к валам роторов.By using rocking at the same time for two wells without gears, the energy consumption required only for lifting the weight of well fluids is reduced, because the weight of the lifting rods in one well is synchronously balanced by the weight of the descending rods in the other opposite well. In addition, the mobile rotary rocking chair not only successfully dispenses with lines for the supply of electrical energy, but can also independently generate electrical energy provided the generators are connected to the rotor shafts.

Двигатель имеет большой момент силы при малых габаритах, и, соответственно, низком удельном коэффициенте металлоемкости. Не требуется фундамент. Упрощается пуско-наладка. В связи с тем, что рабочие элементы цикла двигателя происходят с фазовыми переходами жидкость - пар - жидкость и это происходит на протяжении всего цикла, и при использовании отработавшего пара для подогрева фракций в нефтегазовом сепараторе с учетом охлаждения пара там, агрегаты получаются компактными, а эффективность замкнутого цикла высокой.The engine has a large moment of force with small dimensions, and, accordingly, a low specific coefficient of metal intensity. No foundation required. Commissioning is simplified. Due to the fact that the working elements of the engine cycle occur with liquid-vapor-liquid phase transitions and this occurs throughout the cycle, and when using exhaust steam to heat fractions in an oil and gas separator taking into account steam cooling there, the units are compact, and the efficiency closed loop high.

При этом роторный двигатель работает от пара, поступающего по трубопроводу при сжигании попутного нефтяного газа в котельной за пределами установки, уменьшает пожарную опасность, исключая искрообразование, а отработавший пар используется для подогрева нефти. Кроме того, штанги каждой скважины, помимо основной функции, выполняют роль противовесов и, синхронно самоуравновешиваясь, уменьшают удельную металлоемкость и сокращают потребление энергии.In this case, the rotary engine runs on steam coming through the pipeline when burning associated gas in the boiler room outside the installation, reduces the fire hazard, eliminating sparking, and the exhaust steam is used to heat the oil. In addition, the rods of each well, in addition to the main function, play the role of counterweights and, simultaneously self-balancing, reduce the specific intensity of metal and reduce energy consumption.

Работа устройства: во время совмещения выступа (31) одного ротора (9) с выемкой (32) другого ротора (9) отработавший пар переходит в смежную секцию и через канал 16 направляется в нефтегазовый сепаратор (14) для подогрева фракций с помощью змеевика (17), куда поступает нефть с примесью попутного газа из скважин по трубопроводу (22) с обратным клапаном (23) обеспечивающим поток нефтегазовой смеси только в одном направлении.Operation of the device: during the alignment of the protrusion (31) of one rotor (9) with the notch (32) of the other rotor (9), the exhaust steam passes into the adjacent section and through the channel 16 is sent to the oil and gas separator (14) to heat the fractions using a coil (17 ), where oil flows with a mixture of associated gas from wells through a pipeline (22) with a check valve (23) which ensures the flow of the oil and gas mixture in one direction only.

Охлажденный пар по трубопроводу (18) направляется в котельную и, дополнительно охлаждаясь, атмосферным воздухом или принудительно известными способами (вентилятор, емкость с водой) и пар, превратившись в воду, поступает в паровой котел.The cooled steam through the pipeline (18) is sent to the boiler room and, additionally cooled, with atmospheric air or forcibly known methods (fan, water tank) and the steam, turning into water, enters the steam boiler.

Подогретый попутный газ, как более легкая фракция по трубопроводу (13) поступает в котельную и, сгорая, превращает воду в пар, который по трубопроводу (6) поступает в роторную качалку. А нефть, как более тяжелая фракция из сепаратора (14) по трубопроводу (20) поступает в емкость (19), откуда по трубопроводу (21) насосами нагнетается в цистерны или в нефтепроводы для транспортировки.The heated associated gas, as a lighter fraction through the pipeline (13) enters the boiler room and, burning, turns water into steam, which through the pipeline (6) enters the rotor rocking chair. And the oil, as a heavier fraction from the separator (14), flows through the pipeline (20) into the tank (19), from where it is pumped through the pipeline (21) into tanks or into oil pipelines for transportation.

Работа на попутном газе, простота конструкции при минимуме взаимодействующих элементов, быстрый монтаж при простоте балансировки, малая удельная металлоемкость, надежность в эксплуатации, возможность автоматизации, в конечном счете, сокращают себестоимость добычи нефти.Work on associated gas, simplicity of construction with a minimum of interacting elements, quick installation with ease of balancing, low specific intensity, reliability in operation, the possibility of automation, ultimately, reduce the cost of oil production.

Кроме того роторный привод скважинного штангового насоса обеспечивает электроэнергией место добычи нефти, и по существующим линиям электропередач могут снабжать электроэнергией другие точки в том числе и существующие станки-качалки до переустройства их на роторные качалки. При этом дополнительно обособленные двигатели роторного привода скаважинного штангового насоса наряду с роторным приводом штангового насоса могут использоваться только для выработки электроэнергии в качестве электростанции. Для этого достаточно оба вала использовать как приводы генераторов электрической энергии.In addition, the rotary drive of a downhole sucker-rod pump provides electricity for the oil production site, and can supply other points with existing pumping units with existing power lines, before converting them to rotary pumps. At the same time, the additionally isolated rotor drive motors of a wellbore sucker-rod pump, along with the rotor-driven sucker-rod pump, can only be used to generate electricity as a power station. For this, it is enough to use both shafts as drives for electric power generators.

Заявленный привод эффективен при кустовом и двухрядном расположении скважин и на морских площадках с учетом быстрого ввода в эксплуатацию, особенно при доставке вертолетом.The claimed drive is effective at well and double-row well locations and offshore areas, taking into account rapid commissioning, especially when delivered by helicopter.

Привод скважинного штангового насоса можно изготовить в любом промышленном предприятии, но целесообразно производить в специализированных предприятиях нефтегазового комплекса с учетом постепенной замены станков-качалок.The drive of a downhole sucker-rod pump can be manufactured in any industrial enterprise, but it is advisable to produce it in specialized enterprises of the oil and gas complex, taking into account the gradual replacement of pumping units.

Claims (6)

1. Привод скважинного штангового насоса, содержащий роторный двигатель и привод для генераторов электрической энергии, отличающийся тем, что роторный двигатель состоит из разделенных перегородкой по меньшей мере двух роторных секций, установленных в корпусе, одна из которых через перегородку соединена с секцией синхронизатора, при этом каждая роторная секция образована корпусом с двумя внутренними смежными цилиндрическими расточками, и в каждой цилиндрической расточке с зазором от внутренней поверхности цилиндрической расточки установлены роторы на короткий и длинный валы соответственно, причем каждый ротор выполнен с выступом в форме эвольвентного зуба и с выемкой с образованием рабочей камеры между роторами каждой секции, внутренней поверхностью цилиндрических расточек и выступами роторов рабочей камеры, при этом в корпусе роторного двигателя выполнены каналы подвода и отвода пара, соединенные с трубопроводом подвода и трубопроводом отвода пара, а в перегородках между секциями выполнен канал перехода пара, при этом над каждой скважиной установлены вертикальные направляющие с установленной внутри штангой, соединенной с насосными штангами насосно-компрессорных труб каждой скважины, и каждая штанга каждой направляющей снабжена ползуном, а каждый ползун посредством кривошипа и шатуна соединен с валом, при этом ползуны с кривошипами и шатунами в направляющих расположены с возможностью совершения движения в разных направлениях при вращении вала, при этом на коротком валу установлены редукторы для привода удаленных от устья генераторов электрической энергии, при этом роторный двигатель трубопроводом соединен с сепаратором, выполненным в виде емкости с расположенным внутри змеевиком и соединенным с трубопроводом отработавшего пара, емкость сепаратора с одной стороны соединена трубопроводом с обратными клапанами, обеспечивающими поток нефти и попутного газа только в одном направлении от скважин в емкость сепаратора, а с другой стороны посредством трубопровода соединена с котельной, при этом емкость сепаратора также соединена трубопроводом сепарированной нефти с резервуаром.1. Drive a downhole sucker-rod pump containing a rotary engine and a drive for electric power generators, characterized in that the rotary engine consists of at least two rotor sections separated by a baffle installed in the housing, one of which is connected to the synchronizer section through a baffle each rotor section is formed by a housing with two internal adjacent cylindrical bores, and in each cylindrical bore with a gap from the inner surface of the cylindrical bore mouth rotors on short and long shafts respectively, each rotor made with a protrusion in the form of an involute tooth and with a notch to form a working chamber between the rotors of each section, the inner surface of the cylindrical bores and the protrusions of the rotors of the working chamber, while supply channels are made in the case of the rotor motor and steam removal, connected to the supply pipeline and the steam removal pipeline, and the steam transition channel is made in the partitions between the sections, with vertical channels installed above each well e guides with a rod installed inside, connected to the pump rods of the tubing pipes of each well, and each rod of each guide is provided with a slider, and each slide is cranked by means of a crank and a connecting rod with a shaft, while sliders with cranks and connecting rods in the guides are arranged to movements in different directions when the shaft rotates, while gearboxes are installed on the short shaft to drive remote generators of electrical energy remote from the mouth, while the rotary engine water is connected to a separator, made in the form of a tank with a coil located inside and connected to the exhaust steam pipeline, the separator tank is connected on one side with pipelines to non-return valves providing flow of oil and associated gas only in one direction from the wells to the separator tank, and on the other side through a pipeline connected to the boiler, while the capacity of the separator is also connected by pipeline separated oil to the tank. 2. Привод по п. 1, отличающийся тем, что установлен на облегченную пространственную раму, монтируемую на сваи, или на фундамент между двух скважин, на морскую платформу, сооруженную для бурения, или может также быть установлен на шасси на гусеничном или пневматическом ходу.2. The drive according to claim 1, characterized in that it is installed on a lightweight space frame mounted on piles or on the foundation between two wells, on an offshore platform constructed for drilling, or it can also be mounted on a chassis on a crawler or pneumatic drive. 3. Привод по п. 1, отличающийся тем, что источником энергии для роторного двигателя является попутный нефтяной газ.3. The drive according to claim. 1, characterized in that the source of energy for the rotary engine is associated petroleum gas. 4. Привод по п. 1, отличающийся тем, что секция синхронизатора содержит установленные на коротком и длинном валах шестерни синхронизатора.4. The drive according to claim 1, characterized in that the synchronizer section contains synchronizer gears installed on the short and long shafts. 5. Привод по п. 1, отличающийся тем, что валы выполнены с возможностью изменения длины.5. The drive according to claim. 1, characterized in that the shafts are made with the possibility of changing the length. 6. Привод по п. 1, отличающийся тем, что длинный вал установлен на дополнительные опоры с подшипниками.6. The drive according to claim. 1, characterized in that the long shaft is installed on additional supports with bearings.
RU2017144901A 2017-12-20 2017-12-20 Rotary drive of sucker rod pumps RU2691898C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017144901A RU2691898C1 (en) 2017-12-20 2017-12-20 Rotary drive of sucker rod pumps

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017144901A RU2691898C1 (en) 2017-12-20 2017-12-20 Rotary drive of sucker rod pumps

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2691898C1 true RU2691898C1 (en) 2019-06-18

Family

ID=66947643

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017144901A RU2691898C1 (en) 2017-12-20 2017-12-20 Rotary drive of sucker rod pumps

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2691898C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2141359C1 (en) * 1998-03-23 1999-11-20 Найдин Владимир Львович Method of treatment of patients with neurological and orthopedic-traumatic pathologies
RU2344319C2 (en) * 2007-01-22 2009-01-20 Виктор Тимофеевич Кушин Hydraulic drive of sucker-rod well pump
CZ22533U1 (en) * 2010-12-21 2011-08-01 Mitrofanovic Pancenko@Vladimír Rotor-type engine
RU2445511C1 (en) * 2010-10-25 2012-03-20 Закрытое акционерное общество Научно-техническая компания "МОДУЛЬНЕФТЕГАЗКОМПЛЕКТ" Non-balanced drive of bottom-hole oil pump

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2141359C1 (en) * 1998-03-23 1999-11-20 Найдин Владимир Львович Method of treatment of patients with neurological and orthopedic-traumatic pathologies
RU2344319C2 (en) * 2007-01-22 2009-01-20 Виктор Тимофеевич Кушин Hydraulic drive of sucker-rod well pump
RU2445511C1 (en) * 2010-10-25 2012-03-20 Закрытое акционерное общество Научно-техническая компания "МОДУЛЬНЕФТЕГАЗКОМПЛЕКТ" Non-balanced drive of bottom-hole oil pump
CZ22533U1 (en) * 2010-12-21 2011-08-01 Mitrofanovic Pancenko@Vladimír Rotor-type engine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10221856B2 (en) Pump system and method of starting pump
CA2737321C (en) Mud pump
EP2718566B1 (en) Cranked rod pump apparatus and method
CN108700058A (en) Linear hydraulic pump for submersible applications
CN102182429B (en) Air balance hydraulic pumping unit for offshore platform
CN103557131A (en) Multi-row-type fracturing pump
CN101672174B (en) Energy-saving uninterrupted non-rod oil pumping device
RU2691898C1 (en) Rotary drive of sucker rod pumps
US20220325706A1 (en) Electrically-actuated linear pump system and method
US20150247453A1 (en) Hydraulic motor capable of many different applications able to use low pressure or high pressure fluids to operate
CN202659427U (en) Hydraulic transmission system used for wind power generation
RU2357099C1 (en) Ground power unit of deep-well pump, mostly hydropiston or jet, for lifting of fluid from well with application of working fluid energy
RU2605789C2 (en) Installation of electric submersible hydraulic piston pump
CN104405605A (en) A double fluid end fracturing pump
RU101492U1 (en) OIL PRODUCTION PLANT
KR102312150B1 (en) Power generating device using working fluid
CN203847340U (en) Hydraulic drive type mud suction and discharge device
RU156743U1 (en) THREAD PISTON DRILLING PUMP
CN107461320A (en) Positive displacement pump and extracting device of oil
RU2455526C1 (en) Conventional pumping unit
CN208203546U (en) The axial scalable cylinder component of a kind of high water base pluger type hydraulic pump or motor
RU2333387C2 (en) Multiplier-type power driving unit for oil field plant
RU138124U1 (en) INSTALLATION OF ELECTRIC SUBMERSIBLE HYDRAULIC PISTON PUMP
RU13819U1 (en) SUBMERSIBLE PUMP
RU2746292C2 (en) Electric submersible gear pump installation