Устройство для приведения в действие штангового скважинного насоса

Номер патента: 459

Опубликовано: 26.08.1999

Автор: Раос Дэвор Джэк

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Устройство для непосредственного приведения в действие штанги штангового скважинного насосного агрегата, содержащее линейный электродвигатель, включающий якорь, статоры и основание и расположенный вокруг оси действия штангового скважинного насоса, при этом якорь двигателя соединен с верхним концом штанги, и уравновешивающий механизм, контактирующий с якорем.

2. Устройство по п.1, в котором, по крайней мере, часть уравновешивающего механизма расположена между якорем и основанием линейного двигателя.

3. Устройство по п.2, в котором уравновешивающий механизм содержит механическую пружину.

4. Устройство по п.3, в котором один конец пружины контактирует с якорем, а другой конец - с основанием.

5. Устройство по п.1, в котором уравновешивающий механизм содержит пневмоцилиндр.

6. Устройство по п.1, в котором уравновешивающий механизм содержит гидроцилиндр.

7. Устройство по п.1, в котором уравновешивающий механизм содержит противовес на качающемся рычаге.

8. Устройство по п.1, в котором уравновешивающий механизм содержит гибкий трос, один конец которого соединен с якорем, холостой шкив, поддерживающий трос, и противовес, прикрепленный к другому концу гибкого троса.

9. Устройство по п.1, в котором линейный двигатель выполнен с управлением от ЭВМ.

10. Устройство для выкачивания текучей среды, содержащее штанговый скважинный насосный агрегат, включающий штангу, линейный электродвигатель, включающий якорь, статоры и основание и расположенный таким образом, что он действует, по существу, по той же самой оси, что и штанга, при этом якорь соединен со штангой, и уравновешивающий механизм, расположенный таким образом, чтобы уравновешивать вес штангового скважинного насосного агрегата и выкачиваемой текучей среды.

11. Устройство по п.10, в котором линейный двигатель выполнен с управлением от ЭВМ.

12. Устройство по п.10, в котором, по крайней мере, часть уравновешивающего механизма расположена между якорем и основанием линейного двигателя.

13. Устройство по п.10, в котором уравновешивающий механизм расположен ниже линейного двигателя.

14. Способ выкачивания текучей среды, используя штанговый скважинный насосный агрегат, включающий штангу, линейный электродвигатель, включающий якорь, статоры и основание, и уравновешивающий механизм, при этом способ предусматривает размещение штангового скважинного насосного агрегата так, чтобы насос был соединен с резервуаром текучей среды, размещение линейного двигателя так, чтобы его ось действия, по существу, совпадала с осью движения штанги, прикрепление верхнего конца штанги к якорю линейного двигателя так, чтобы при работе якорь непосредственно приводил в действие штангу, использование уравновешивающего механизма, расположенного так, чтобы он смягчал нагрузку, прилагаемую на линейный двигатель штангой и столбом выкачиваемой текучей среды, и управление двигателем так, чтобы насос вбирал текучую среду при своем ходе вниз и транспортировал ее при своем ходе вверх.

15. Способ по п.14, в котором в качестве текучей среды используют нефть.

16. Способ по п.14, по которому, по крайней мере, часть штангового скважинного насосного агрегата выполняют находящейся ниже поверхности земли.

Рисунок 1

Текст

Смотреть все

1 Предпосылки создания изобретения Настоящее изобретение направлено на новые устройства и способы для приведения в действие штангового скважинного насоса. Предложено много способов приведения в действие насосных штанг. Хотя применение насосных штанг не ограничивается лишь нефтяными скважинами, они особенно хорошо подходят для использования в таких скважинах. Из этого следует, что было также предложено много способов приведения в действие насосных штанг для нефтяных скважин. Из всех ранее предложенных устройств для приведения в действие насосных штанг балансирный станок-качалка является наиболее применяемым устройством ввиду его превосходной эффективности. В этом устройстве, схематическое изображение которого представлено на фиг. 1, обычно используется электродвигатель вращения 24, соединенный с редуктором 26 для качания балансира 34 посредством кривошипа 27 и тяги 32. Эта конструкция позволяет преобразовывать быстрое вращательное движение электродвигателя 24 в сравнительно медленное, возвратно-поступательное или качательное движение балансира 34. Качательное движение балансира 34 передается к полированной штанге 10 и, таким образом, к глубинному насосу 16 посредством подвесного троса 36, подвешенного к одному концу балансира 34,противоположному кривошипу 27 и тяге 32. Это позволяет выкачивать нефть при сравнительно небольших эксплуатационных и капитальных затратах. Эта техника десятилетиями широко применяется на нефтепромыслах (см. Lester CharlesGraw-Hill Book Compang, Inc., New-York (1939). Однако, несмотря на то, что станок-качалка до сих пор является одним из наиболее эффективных устройств, применяемых для приведения в действие штангового скважинного насоса, эта конструкция тем не менее является по своей природе неэффективной и негибкой. Настоящее изобретение направлено на создание способа приведения в действие штангового скважинного насоса с намного большей эффективностью, чем это позволяет техника,созданная десятилетиями тому назад. Что касается неэффективности балансирного станка-качалки, то вращающийся электродвигатель 24, используемый в качестве главного двигателя, действует с КПД около 85%. Однако механическое преобразование с помощью редуктора 26 его высокоскоростного, вращательного движения в медленное, возвратнопоступательное движение, необходимое для приведения в действие штанг, имеет результатом значительные потери энергии. Потери энергии включают потери на трение в редукторе. Действительно, редуктор имеет КПД лишь около 50%. К другим потерям энергии относятся 2 потери на трение в подшипниках кривошипа,тяги и балансира. Кроме механической неэффективности балансирный станок-качалка имеет существенные конструктивные недостатки, приводящие к большим эксплуатационным затратам. Эти эксплуатационные затраты значительно снижаются, если вообще не устраняются, благодаря настоящему изобретению. Например, как показано на фиг. 1, балансирный станок-качалка имеет значительное количество шарнирных сочленений. Как и большинство механических устройств, имеющих большое количество шарнирных сочленений, этот обычный балансирный станок-качалка имеет тенденцию к частому выходу из строя. Кроме того, эта тенденция к частому выходу из строя механических систем с большим количеством шарнирных сочленений,как, например, балансирного станка-качалки,усиливается под влиянием тяжелых условий эксплуатации. Так как значительное количество нефти добывается в пустыни (Средний Восток),в тундре (Аляска, Сибирь) и открытом море(Северное море), то, следовательно, приходится сталкиваться с множеством эксплуатационных трудностей и со связанными с ними расходами. Кроме вероятности выхода из строя балансирного станка-качалки, удаленность таких станков приводит к дополнительным затратам на их обслуживание. Для предотвращения потери в добыче из-за поломки таких станков они нуждаются в постоянном обслуживании бригадами технического обслуживания. Система, известная из уровня техники, не предоставляет оператору никакой возможности для дистанционной диагностики, регулировки или технического обслуживания. Техническое обслуживание людьми по графику - единственный способ обеспечения того, что насосы работают, причем работают с их максимальными возможностями. Другим конструктивным недостатком балансирного станка-качалки, который увеличивает расходы на его эксплуатацию, является негибкий характер его работы. При оборудовании скважины и периодически после этого необходимы регулировки длины хода насосной штанги. К сожалению, такие регулировки трудно выполнять на обычном балансирном станкекачалке. Длину хода можно изменять в обычных пределах лишь с шестью постоянными приращениями. Для изменения длины хода всякий раз необходимо разбирать установку. Разборка тяжелой металлической установки с целью изменения положения соединения тяги в кривошипе является утомительной, трудоемкой работой. Кроме трудности в регулировании длины хода обычный балансирный станок-качалка не имеет никакого легко управляемого устройства для регулирования скорости штангового скважинного насоса, измеряемой в количестве ходов за одну минуту. Возможность легко регулировать скорость штангового скважинного насоса 3 это желательная особенность, так как это облегчило бы эксплуатацию штангового скважинного насоса в разнообразных условиях. Кроме того,из некоторых скважин желательно откачивать прерывисто, однако конструкция обычного балансирного станка-качалки не способствует прерывистой работе, поскольку механическая система имеет тенденцию "замерзать" после остановки, а повторный запуск ее является трудным делом и отнимает много времени. Кроме трудности, связанной с регулировками балансирного станка-качалки, работа обычного балансирного станка-качалки с постоянным и неизменным синусоидальным профилем замедления или ускорения не является оптимальной для работы штангового скважинного насоса. При обычном профиле возникают ударные нагрузки на систему и напряжения в редукторе и связанной с ним цепи для передачи усилий и происходят чрезмерная вибрация насосной штанги и, следовательно, ускоренные износ и поломка станка и насосной штанги. Другим значительным недостатком конструкции обычного балансирного станка-качалки является использование в нем гибкого подвесного троса 36 для прикрепления полированной штанги 20 к балансиру 34 (фиг. 1). Отсутствие жесткого соединения между станком нефтяной насосной установки и колонной насосных штанг вызывает чрезмерную вибрацию и быстрое изменение напряжений в колонне насосных штанг. Для устранения некоторых из вышеописанных недостатков обычного балансирного станка-качалки были предложены различные модификации. Однако, они все приводили к нежелательному компромиссу: они были направлены на решение некоторых проблем, но только за счет общей эффективности системы. Недавно был предложен линейный двигатель в качестве замены вращающегося двигателя, редуктора и кривошипа обычного балансирного станка-качалки. Как описано в патенте США 5.409.356, выданном на имя Масси,предлагается использовать линейный двигатель для качания балансира станка обычного типа,тем самым устраняя вращающийся двигатель,редуктор, кривошип и тягу. Эта модификация обычного балансирного станка-качалки направлена, прежде всего, на устранение неэффективности редуктора и обеспечение возможности легко регулировать длину хода и профиль ускорения или замедления. Главной отличительной особенностью скважинной насосной системы,описанной в патенте Масси, является ее улучшенная эксплуатационная гибкость благодаря использованию линейного двигателя для качания балансира. Например, регулировки длины хода, необходимые при монтаже и дальнейшей эксплуатации нефтяных насосных установок,легко выполняются с помощью линейного двигателя. В устройстве Масси можно также легко 4 выполнять необходимые регулировки скорости откачивания (количества ходов в минуту). Наконец, балансирная насосная система с приводом от линейного двигателя сравнительно хорошо соответствует потребности в прерывистой работе, так как она не имеет редуктора, кривошипа и тяги и лишена связанными с ними трудностями при повторном запуске. Однако приспособление линейного двигателя к обычной конструкции с балансиром, как это было предложено Масси, имеет результатом очень неэффективную систему в смысле потребления мощности. В устройстве Масси в качестве главного средства уравновешивания статистической нагрузки используется электрорегенеративная система. В этой системе линейный двигатель работал бы как генератор при ходе насосных штанг вниз, преобразуя, таким образом, энергию падающей колонны штанг в электроэнергию. Эта электроэнергия затем запасается в аккумуляторной батарее или подобном устройстве. При ходе вверх, когда станок поднимает собственный вес колонны штанг и столба нефти, линейный двигатель черпает энергию,запасенную в аккумуляторной батарее. Система уравновешивания этого типа является очень неэффективной вследствие потерь в запасенной энергии, происходящих при выработке электроэнергии, переключении, накоплении и хранении электроэнергии и ее возвращения и, наконец, вследствие потерь в двигателе. Так как в системе с насосной штангой обычно имеют место большие статистические нагрузки,то эффективное уравновешивание является крайне необходимым. Таким образом, энергетический КПД устройства Масси, по-видимому,был бы подвергнут серьезному сомнению. В то время как Масси предлагает модификацию обычного балансирного станка-качалки,включив в него линейный двигатель, согласно настоящему изобретению предлагаются совершенно новая конструкция наземного устройства и изобретательская идея, которая решает проблемы, известные из предшествующего уровня техники. Краткое изложение сущности изобретения Согласно настоящему изобретению предлагается устройство для непосредственного приведения в действие штанги штангового скважинного насосного агрегата, которое содержит линейный электродвигатель, включающий якорь, статоры и основание и расположенный вокруг оси действия штангового скважинного насоса, при этом якорь двигателя соединен с верхним концом штанги, и уравновешивающий механизм, контактирующий с якорем. Согласно настоящему изобретению, кроме того, предлагается устройство для выкачивания жидкости, содержащее штанговый скважинный насосный агрегат, включающий штангу, линейный электродвигатель, включающий якорь, статоры и основание и расположенный так, чтобы 5 он действовал по существу по той же самой оси,что и штанга, при этом якорь соединен со штангой, и уравновешивающий механизм, расположенный так, чтобы уравновешивать вес штангового скважинного насосного агрегата и выкачиваемой текущей среды. Кроме того, согласно настоящему изобретению предлагается способ выкачивания текучей среды, используя штанговый скважинный насосный агрегат, включающий штангу, линейный электродвигатель, содержащий якорь, статоры и основание, и удерживающий механизм и при осуществлении способа размещают штанговый скважинный насосный агрегат так, чтобы насос был соединен с резервуаром для текучей среды, размещают линейный двигатель так,чтобы ось его действия была по существу одинакова с осью движения насосной штанги, прикрепляют верхний конец насосной штанги к якорю линейного двигателя так, чтобы при работе якорь непосредственно приводил в действие штангу, используют уравновешивающий механизм, расположенный так, чтобы он смягчал нагрузку, прилегаемую на линейный двигатель насосной штангой и столбом выкачиваемой жидкости и управляют двигателем так, чтобы насос вбирал текучую среду при своем ходе вниз и транспортировал ее при своем ходе вверх. Краткое описание фигур Фиг. 1 изображает вид балансирного станка-качалки, известного из предшествующего уровня техники; фиг. 2 - вид в разрезе варианта выполнения настоящего изобретения, в котором в качестве уравновешивающего механизма используется механический пружинный элемент; фиг. 3 - вид в разрезе варианта выполнения настоящего изобретения, показывающий взаимное расположение элементов линейного двигателя и механической пружины; фиг. 4 - вид с верхнего торца устройства,показанного на фиг. 3. Подробное описание изобретения Согласно настоящему изобретению предлагается усовершенствованное устройство для непосредственного приведения в действие штанги штангового скважинного насосного агрегата. Это устройство является усовершенствованием по сравнению с предшествующим уровнем техники благодаря использованию линейного электродвигателя для непосредственного привода штанги насоса. Якорь прикреплен к штанге непосредственно или через соединительную тягу. Линейный двигатель, который действует вдоль единственной оси Y, расположен относительно штангового скважинного насосного агрегата таким образом, что ось, по которой действует штанговый скважинный насос во время работы, Y', будет предпочтительно совпадать или, по крайней мере, по существу быть сходной с осью Y. Если Y не будет совпа 000459 6 дать с Y', то может потребоваться некоторое изменение в расположении двигателя относительно штанги. Такой случай охватывается настоящим изобретением. Кроме того, согласно настоящему изобретению предполагается уравновешивающий механизм, соединенный с якорем линейного двигателя, чтобы линейный двигатель мог действовать более эффективно, чем это было возможно из предшествующего уровня техники. В предпочтительном варианте осуществления изобретения, по крайней мере, часть уравновешивающего механизма расположена между якорем и основанием линейного двигателя. Наиболее предпочтительно, чтобы уравновешивающий механизм содержал механическую пружину. Также наиболее предпочтительно,чтобы пружина была расположена в линейном двигателе, при этом один конец пружины контактировал с якорем, а другой конец - с основанием линейного двигателя так, чтобы при ходе линейного двигателя вниз пружина сжималась. В другом варианте осуществления настоящего изобретения рассматриваемые уравновешивающие механизмы содержат пневмо- или гидроцилиндры либо их некоторое сочетание. Такие уравновешивающие механизмы предпочтительно располагали бы способом, сходным с размещением механической пружины. В другом варианте осуществления настоящего изобретения уравновешивающий механизм может быть прикреплен к якорю. Когда уравновешивающий механизм прикреплен к якорю, он может содержать гибкий трос, один конец которого соединен с якорем, холостой шкив, который поддерживает трос, и противовес, прикрепленный к другому концу гибкого троса. Кроме того, как предполагается, может быть полезным сочетание механической пружины с уравновешивающим механизмом, прикрепленным к якорю. Согласно настоящему изобретению предлагается устройство для приведения в действие штангового скважинного насосного агрегата в сочетании с уравновешивающим механизмом и линейным двигателем, в котором уравновешивающий механизм расположен ниже линейного двигателя. Действительно, предлагается один вариант осуществления настоящего изобретения, в котором один конец уравновешивающего механизма, например пружины, прикреплен к части штанги вблизи верхнего окончания насосного агрегата, а другой конец расположен ниже и вокруг насосного агрегата. Второй конец пружины примыкал бы к опоре, которая ограничивала бы возможность передвижения этого конца пружины при ходе штанги вниз. В таком варианте осуществления изобретения механическая пружина образует механизм для уравновешивания веса штангового насосного агрегата и столба текучей среды, как это было бы при варианте,показанном на фиг. 2. При таком варианте осу 7 ществления изобретения можно было бы облегчить замену двигателей, а также уменьшить затраты на такие двигатели. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения приводное устройство для перемещения груза, совершающего возвратно-поступательное движение, содержит также контроллер двигателя. При настоящем изобретении предполагается использование контроллеров двигателей, которые известны специалистам в данной области техники. В предпочтительном варианте линейный двигатель содержит якорь из постоянного магнита и статор из многих электромагнитов. С помощью полупроводникового коммутатора производится последовательное возбуждение электромагнитов таким образом, чтобы втягивать якорь с одного конца набора статоров к другому концу. Импульс, подводимый к якорю данным электромагнитом, можно изменять, например, широтно-импульсной модуляцией с целью регулирования скорости, профиля ускорение или замедление и длины хода насосной системы. Полупроводниковый коммутатор управляется цифровым микропроцессором, позволяющим выполнять регулировки станка путем замен программ или в ответ на входные данные микропроцессора. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения приводное устройство для перемещения груза, совершающего возвратно-поступательное движение, управляется с помощью ЭВМ. В наиболее предпочтительном варианте осуществления изобретения благодаря возможности управления линейным двигателем с помощью ЭВМ регулировки скорости, длины хода и профиля ускорение или замедление можно легко и быстро выполнять путем перепрограммирования ЭВМ на месте или дистанционно, например по наземным телефонным линиям. Кроме того, предполагается,что устройство можно дистанционно контролировать и регулировать путем использования сотовой или радиосвязи, тем самым, сводя к минимуму участие людей в проверке и регулировке удаленных агрегатов. Кроме того, эксплуатационная гибкость линейного двигателя для непосредственного привода и с управлением с помощью ЭВМ делает возможным создание саморегулируемой,самоконтролируемой насосной системы, в которой агрегат автоматически изменяет свой режим работы в ответ на изменяющиеся условия. В такой саморегулирующейся системе изменяющиеся условия, как, например, расход, состав потока, КПД насоса, усилие якоря и т.п. считываются электронным способом и затем анализируются ЭВМ в соответствии с ее программой. ЭВМ затем автоматически регулирует коммутацию линейного двигателя для оптимизации работы насосной системы. 8 Согласно настоящему изобретению предлагается также способ выкачивания текучей среды, используя штанговый скважинный насосный агрегат, включающий штангу, линейный электродвигатель, включающий якорь, статоры и основание и уравновешивающий механизм,при этом способе размещают штанговый скважинный насосный агрегат так, чтобы насос был соединен с резервуаром текучей среды, размещают линейный двигатель так, чтобы его ось действия была по существу одинакова с осью движения насосной штанги, прикрепляют верхний конец насосной штанги к якорю линейного двигателя так, чтобы при работе якорь непосредственно приводил в действие штангу, используют уравновешивающий механизм, расположенный так, чтобы он смягчал нагрузку, прилагаемую на линейный двигатель насосной штангой, и столбом выкачиваемой текучей среды управляют двигателем так, чтобы насос выбирал текучую среду при своем ходе вниз и транспортировал ее при своем ходе вверх. Что касается вышеуказанного способа, то после монтажа штангового скважинного насосного агрегата другие стадии, исключая последнюю стадию, могут выполняться в любом выбранном порядке, а предложенный выше порядок не является безусловным. В предпочтительном варианте осуществления способа текучей средой является нефть. Однако предполагается,что настоящее изобретение было бы полезно в случае выкачивания воды из глубоких водоносных слоев, когда центробежные насосы были бы слишком неэффективными. В другом предпочтительном варианте осуществления способа, по крайней мере, часть штангового скважинного насосного агрегата находится ниже поверхности земли (на глубине). Описание вариантов осуществления изобретения Согласно настоящему изобретению предлагается непосредственный привод для перемещения груза при возвратно-поступательном движении, а конкретнее штангового скважинного насосного агрегата. Как показано на фиг. 2,полированная штанга 10 штангового скважинного насоса соединена непосредственно с якорем 12 линейного двигателя 14, который расположен непосредственно над устьем скважины 16. Якорь 12 приводится в действие с помощью статора 18. Эта система позволяет осуществлять непосредственный привод полированной штанги 10 в обсадной трубе 20. Благодаря непосредственному приводу исключаются балансир 34,гибкий трос 36, тяга 32, кривошип 27, плечо кривошипа 28, редуктор 26 и электродвигатель вращения 24 систем, известных из предшествующего уровня техники. При настоящем изобретении уравновешивающий механизм может быть одного из нескольких типов. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, пока 9 занном на фиг. 2, в качестве уравновешивающего механизма используется спиральный пружинный элемент 22. Пружинистость может быть также обеспечена с помощью двух или большего числа механических пружин, пневмоцилиндров или гидроцилиндров, работающих в соединении с пневмоаккумулятором. Наименее предпочтительным, но жизнеспособным вариантом осуществления настоящего изобретения является уравновешивающий механизм типа перекидных весов (с гибким тросом, холостым шкивом и противовесом) в соединении с линейным двигателем с непосредственным приводом. Уравновешивающий механизм этого типа мог быть вместо уравновешивающего механизма пружинного типа или в соединении с уравновешивающим механизмом пружинного типа с переменным усилием. Способность устройства согласно настоящему изобретению осуществлять непосредственный привод дает ряд важных преимуществ по сравнению с обычными балансирными станками-качалками. В промышленности давно существует желание иметь непосредственный,прямой привод для полированной штанги, обусловленное опытом использования пневмо- и гидроцилиндров в качестве двигателей для непосредственного привода штанги (см. Uren, Petroleum Production Engineering). Однако в устройстве этого типа цилиндры должны приводиться в действие с помощью компрессоров или насосов, которые сами являются очень неэффективными, сложными и ненадежными. В настоящем изобретении сочетаются преимущества непосредственного приведения штанги в действие с простотой и эффективностью, присущими линейному электродвигателю. Использование уравновешивающих механизмов с пружинным элементом и непосредственного приводного средства в виде линейного двигателя означает, что при настоящем изобретении штанговый скважинный насос приводится в действие по существу лишь одной движущейся частью. Это является значительным отходом от прежних сложных систем и проявляется в меньших эксплуатационных расходах и повышенной надежности. Кроме того, данное устройство является намного более компактным,чем устройства, известные из уровня техники, и,следовательно, могут быть на практике размещены в небольшом, герметичном кожухе. Устройство, защищенное таким образом, может действовать эффективнее, надежно и устойчиво. Кроме того, оно по внешнему виду является более приемлемым для окружающих, чем устройства, которые известны из уровня техники и обычно считаются невзрачными. Следует отметить, что при настоящем изобретении отсутствуют какие-либо тяжело нагруженные подшипники. При настоящем изобретении фактически имеется только одна опора 10 якорь, совершающий возвратно-поступательное движение. На фиг. 3 показана линейная опора 38, которая расположена поперек длины линейного двигателя на линейных направляющих 40,поддерживаемых линейной несущей рамой 42. Хотя и находясь в непосредственной близости,направляющие 40 не зависят от статоров 18,которые создают электромагнитную силу для якоря 13, выдерживающим большую часть векторов сил в системе. Действительно, единственная опора очень слабо нагружена, потому что главные векторы сил, создаваемые системой при работе, все по существу расположены в одном направлении и на общей оси. Отсутствуют какое-либо реверсирование или изменение направления силы, делающих необходимым применение тяжело нагруженного подшипника. В обычном балансирном станке-качалке требуется использовать несколько тяжело нагруженных подшипников. Тяжело нагруженные подшипники отражают компромисс при проектировании изделий,так как они повышают стоимость и сложность,но при этом снижают надежность и эффективность механической системы. На фиг. 4, на которой дан вид с верхнего торца устройства, показанного на фиг. 3, представлен чертеж устройства, отличающегося от известного из уровня техники. Якорь 12 и механическая пружина 22 в сочетании с сердечником 44 электромагнита должны выдерживать большую часть векторов силы. Благодаря зазору 48 не имеется никакого фрикционного контакта ни сердечника 44 электромагнита, ни обмотки 46 электромагнита с опорой 38. Его назначение заключается лишь в удержании якоря 12 на равном расстоянии от электродвижущих элементов линейного двигателя. Результатом этого является опора, которая не несет тяжелой нагрузки в отличие от подшипников в обычных штанговых скважинных насосных агрегатах. Ключ к преимуществу настоящего изобретения по сравнению с прототипом заключается в том, что действующая сила прикладывается как можно ближе к нагрузке. Для обеспечения непосредственного привода необходимо использовать линейный двигатель, однако, в конструкцию должен быть также встроен эффективный уравновешивающий механизм. Таким образом, образуется резонансная система, при этом машина для выполнения необходимой задачи может быть сделана простой, элегантной и эффективной. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Устройство для непосредственного приведения в действие штанги штангового скважинного насосного агрегата, содержащее линейный электродвигатель, включающий якорь,статоры и основание и расположенный вокруг оси действия штангового скважинного насоса, 11 при этом якорь двигателя соединен с верхним концом штанги, и уравновешивающий механизм, контактирующий с якорем. 2. Устройство по п.1, в котором, по крайней мере, часть уравновешивающего механизма расположена между якорем и основанием линейного двигателя. 3. Устройство по п.2, в котором уравновешивающий механизм содержит механическую пружину. 4. Устройство по п.3, в котором один конец пружины контактирует с якорем, а другой конец - с основанием. 5. Устройство по п.1, в котором уравновешивающий механизм содержит пневмоцилиндр. 6. Устройство по п.1, в котором уравновешивающий механизм содержит гидроцилиндр. 7. Устройство по п.1, в котором уравновешивающий механизм содержит противовес на качающемся рычаге. 8. Устройство по п.1, в котором уравновешивающий механизм содержит гибкий трос,один конец которого соединен с якорем, холостой шкив, поддерживающий трос, и противовес, прикрепленный к другому концу гибкого троса. 9. Устройство по п.1, в котором линейный двигатель выполнен с управлением от ЭВМ. 10. Устройство для выкачивания текучей среды, содержащее штанговый скважинный насосный агрегат, включающий штангу, линейный электродвигатель, включающий якорь, статоры и основание и расположенный таким образом, что он действует, по существу, по той же самой оси, что и штанга, при этом якорь соединен со штангой, и уравновешивающий механизм, расположенный таким образом, чтобы уравновешивать вес штангового скважинного 12 насосного агрегата и выкачиваемой текучей среды. 11. Устройство по п.10, в котором линейный двигатель выполнен с управлением от ЭВМ. 12. Устройство по п.10, в котором, по крайней мере, часть уравновешивающего механизма расположена между якорем и основанием линейного двигателя. 13. Устройство по п.10, в котором уравновешивающий механизм расположен ниже линейного двигателя. 14. Способ выкачивания текучей среды,используя штанговый скважинный насосный агрегат, включающий штангу, линейный электродвигатель, включающий якорь, статоры и основание, и уравновешивающий механизм, при этом способ предусматривает размещение штангового скважинного насосного агрегата так, чтобы насос был соединен с резервуаром текучей среды, размещение линейного двигателя так, чтобы его ось действия, по существу,совпадала с осью движения штанги, прикрепление верхнего конца штанги к якорю линейного двигателя так, чтобы при работе якорь непосредственно приводил в действие штангу, использование уравновешивающего механизма,расположенного так, чтобы он смягчал нагрузку, прилагаемую на линейный двигатель штангой и столбом выкачиваемой текучей среды, и управление двигателем так, чтобы насос вбирал текучую среду при своем ходе вниз и транспортировал ее при своем ходе вверх. 15. Способ по п.14, в котором в качестве текучей среды используют нефть. 16. Способ по п.14, по которому, по крайней мере, часть штангового скважинного насосного агрегата выполняют находящейся ниже поверхности земли.

МПК / Метки

МПК: F04B 17/04

Метки: действие, насоса, устройство, штангового, скважинного, приведения

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/8-459-ustrojjstvo-dlya-privedeniya-v-dejjstvie-shtangovogo-skvazhinnogo-nasosa.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Устройство для приведения в действие штангового скважинного насоса</a>

Похожие патенты