установка для испытаний штанговых насосов

Формула изобретения

Установка для испытаний штанговых насосов, содержащая раму для крепления штангового насоса с замком-фиксатором, выполненную с возможностью установки под необходимым углом наклона осей штангового насоса, емкость с рабочей жидкостью, связанную с внутренней полостью штангового насоса, а также механизм возвратно-поступательного движения штангового насоса с приводом, соединенным с плунжером штангового насоса, систему измерения и регистрации параметров штангового насоса, отличающийся тем, что установка дополнительно содержит пульт управления, при этом механизм возвратно-поступательного движения выполнен в виде основного и дополнительного гидроприводов, регулируемых пультом управления, причем основной гидропривод жестко закреплен на раме соосно со штанговым насосом, а его поршень соединен с приводом, при этом в разрыв привода установлен дополнительный гидропривод, при этом его поршень соединен с одной частью привода, а цилиндр - со второй частью привода, причем на раме установлены концевые выключатели с возможностью взаимодействия в крайних положениях с цилиндром штангового насоса.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области нефтяной промышленности, в частности к исследованию процессов, происходящих в скважинных штанговых насосах, и может быть использовано для исследований и испытаний насосов.

Известен стенд для исследования влияния наклона оси насоса на работу шаровых клапанов (К.Р. Уразаков. Эксплуатация наклонно-направленных насосных скважин. - М.: Недра, 1993. - 169 с, с.87-89), содержащий механизм возвратно-поступательного движения, вертикальный поршневой насос, смонтированный на каркасе, напорную емкость, емкость для рабочей жидкости, воздушный баллон для регулирования перепада давления на выкиде насоса.

Недостатком указанного стенда является невозможность моделирования разных законов движения плунжера насоса, невозможность моделирования упругих свойств колонны штанг и изучения влияния физико-химических свойств нефти на движение плунжера.

Известен также стенд для испытания приводов скважинных штанговых насосных установок (а.с. SU 1488557 A1, G 01 М 19/00, F 04 В 51/00, опубл. БИ N23, 1989 г.), содержащий нагрузочное устройство в виде груза переменного веса, связанного с подвеской и гибким звеном привода, а также дополнительное нагрузочное устройство в виде гидроцилиндра одностороннего действия, в корпусе которого размещен поршень, причем полость корпуса гидроцилиндра и емкость рабочей жидкости сообщены через регулировочное устройство в виде обратного клапана и дросселя, причем для упрощения конструкции и повышения надежности работы связь груза переменного веса с подвеской и гибким звеном привода осуществлена через выполненный подвижным корпус гидроцилиндра, на котором концентрично размещен груз, а поршень гидроцилиндра установлен неподвижно относительно его корпуса и выполнен полым, а также с целью уменьшения радиальных нагрузок груз переменного веса размещен в нижней части подвижного корпуса гидроцилиндра.

Недостатком известного стенда является невозможность моделирования условий наклонно-направленных скважин, кроме того, конструкция стенда не дает возможности проведения испытаний всасывающего и нагнетательного клапанов испытуемого насоса, при этом невозможно моделировать изменение нагрузки на шток в процессе испытания, что в совокупности снижает возможности установки.

Наиболее близким по техническому решению и назначению является “Установка для испытаний скважинных штанговых и винтовых насосов” [см. пат. RU №2159867, 7 F 04 В 51/00, БИ N33, 2000 г.], содержащая механизм возвратно-поступательного движения насоса, систему измерения и регистрации параметров насоса и снабженная конической передачей для вращения ротора винтового насоса, а механизм возвратно-поступательного движения штангового насоса - цепным приводом с шарнирным соединением, приводимым в движение электродвигателем с коническим редуктором, причем насосы закреплены на раме с замком-фиксатором, выполненной с возможностью установки под необходимым углом наклона осей насосов.

Недостатком указанного стенда является невозможность моделирования разных законов движения плунжера насоса в процессе испытания, невозможность моделирования упругих свойств колонны штанг и изучения влияния физико-химических свойств нефти на движение плунжера, кроме того, нет контроля максимальных перемещений испытуемого штангового насоса от хода привода, что может привести к возникновению нештатных ситуаций и, как следствие, к выходу установки из строя, также невозможно моделировать изменение нагрузки на шток в процессе испытания, что в совокупности снижает возможности установки.

Технической задачей предлагаемого изобретения являются:

во-первых, повышение точности снимаемых параметров с испытуемого штангового насоса за счет возможности регулирования в процессе испытания режимов работы, воздействующих на штанговый насос, приближая условия испытания к условиям работы штангового насоса в скважине;

во-вторых, повышение надежности за счет исключения аварийных ситуаций в процессе испытаний в результате контроля над критическими перемещениями испытуемого штангового насоса.

Техническая задача решается установкой для испытания штанговых насосов, содержащей раму для крепления штангового насоса с замком-фиксатором, выполненной с возможностью установки под необходимым углом наклона осей штангового насоса, емкость с рабочей жидкостью, связанную с внутренней полостью штангового насоса, а также механизм возвратно-поступательного движения штангового насоса с приводом, соединенным с плунжером штангового насоса, систему измерения и регистрации параметров штангового насоса.

Новым является то, что установка дополнительно содержит пульт управления, при этом механизм возвратно-поступательного движения выполнен в виде основного и дополнительного регулируемых пультом управления гидроприводов, причем основной гидропривод жестко закреплен на раме соосно со штанговым насосом, а его поршень соединен с приводом, при этом в разрыв привода установлен дополнительный гидропривод, при этом его поршень соединен с одной частью привода, а цилиндр - со второй частью привода, причем на раме установлены концевые выключатели с возможностью взаимодействия в крайних положениях с цилиндром штангового насоса.

Анализ известных аналогичных решений позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с отличительными признаками в заявляемом устройстве, т.е. о соответствии заявляемого решения критериям “новизна” и “изобретательский уровень”.

На чертеже изображена установка для испытаний штангового насоса.

Установка для испытания штанговых насосов содержит раму 1 для крепления штангового насоса 2 с замком-фиксатором 3, выполненной с возможностью установки под необходимым углом наклона осей штангового насоса 2 с помощью поворотного механизма 4. Емкость 5 с рабочей жидкостью 6, связанная с внутренней полостью штангового насоса 2. Механизм возвратно-поступательного движения 7 штангового насоса 2 с приводом 8, соединенным с плунжером 9 штангового насоса 2, систему измерения и регистрации параметров насоса 10. Установка также содержит пульт управления 11, при этом механизм возвратно-поступательного движения 7 выполнен в виде основного 12 и дополнительного 13 гидроприводов, которые соединены трубопроводами 14 с пультом управления 11, который регулирует режимы работы гидроприводов 12 и 13. Причем основной гидропривод 12 жестко закреплен на раме 1 соосно со штанговым насосом 2, а его поршень 15 соединен с приводом 8, при этом в разрыв привода 8 установлен дополнительный гидропривод 13, при этом его поршень 16 соединен с одной частью 17 привода 8, а цилиндр 18 - со второй частью 19 привода 8. На раме 1 установлены концевые выключатели 20 с возможностью взаимодействия в крайних положениях с цилиндром 21 штангового насоса 2.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

На раму 1 устройства при помощи замков-фиксаторов 3 устанавливается штанговый насос 2 соосно с основным гидроприводом 12 (допускается смещение осей относительно соосности в пределах 10 мм по плоскости и 1-3 по углу, то есть в пределах точности установочных элементов). При этом плунжер 9 штангового насоса 2 соединяется с приводом 8 возвратно-поступательного движения 7. К штанговому насосу 2 прикрепляют системы измерения и регистрации параметров 10, содержащие приборы, позволяющие снимать интересующие нас при работе параметры штангового насоса 2 (например, параметры нагнетания и впуска штангового насоса 2, как одновременно, так и по отдельности; вибронагруженность; переходные процессы и т.д.). С помощью поворотного механизма 4 штанговый насос 2 устанавливается под необходимым углом наклона, с пульта управления 11 через трубопроводы 14 запускается в работу основной гидропривод 12, передающий возвратно-поступательное движение приводу 8, который приводит в работу плунжер 9 штангового насоса 2, рабочая жидкость 6 из емкости 5 по трубопроводу 22 всасывается на прием штангового насоса 2 и далее по трубопроводу 23 сбрасывается обратно в емкость 5. При этом снимаются необходимые данные системой измерения и регистрации параметров 10, которые могут регистрироваться и обрабатываться на компьютере либо станции (не показаны). При необходимости моделирования других законов движения штангового насоса 2, отличных от закона движения обычного станка-качалки (не показан), а именно: закона движения цепного привода (не показан), вибрационного привода (не показан) и так далее (не показан), а также упругих свойств привода 8, параллельно с началом работы основного гидропривода 12 в работу запускается дополнительный гидропривод 13, также управляемый пультом управления 11 (режим работы которого программируется заранее) либо диспетчером, при этом поршень 16 воздействует на одну часть 17, цилиндр 18 - на другую часть 19 привода 8. При действии на штанговый насос 2 продольной нагрузки от привода 8, более допускаемой, и, как следствие этого, возникновение его продольного перемещения срабатывает один из концевых выключателей 20.

Благодаря использованию предлагаемого устройства повышается точность снимаемых параметров с испытуемого штангового насоса за счет возможности регулирования в процессе испытания режимов работы, воздействующих на штанговый насос, приближая условия испытания к условиям работы штангового насоса в скважине. Повышается надежность за счет исключения аварийных ситуаций в процессе испытаний в результате контроля над критическими перемещениями испытуемого штангового насоса.