универсальный шкив для форсирования штанговой скважинной насосной установки

Формула изобретения

Универсальный шкив для форсирования штанговой скважинной насосной установки с канавками под клиновой ремень с посадочной внутренней конусной поверхностью под насадную деталь с соответствующим наружным угловым положением и внутренней поверхностью зацепления с ведущим элементом в виде тела вращения, отличающийся тем, что шкив выполнен в виде чашки с днищем на тыльном торце, а насадная деталь - в виде равнорасположенных по окружности клиньев, дополнительно снабженных набором сменных подкладок под соответствующий диаметр ведущего элемента и зафиксированных от осевого смещения относительно ведущего элемента, а также связанных с днищем чашечного шкива посредством нагруженного резьбового соединения, при этом по середине насадной детали на ее поверхностях зацепления со шкивом и ведущим элементов выполнены продольные проходные соответственно лыска и паз, причем ширина паза на клине соответствует ширине подкладки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике добычи нефти, в частности к приводу штанговой скважинной насосной установки (ШСНУ), и может быть использовано при эксплуатации скважин в нефтегазодобывающих отраслях промышленности.

Вращательное движение к редуктору станка - качалки передается посредством клиноременной передачи через шкивы, установленные соответственно на валах редуктора и электродвигателя (Г.В.Молчанов, А.Г.Молчанов. "Машины и оборудование для добычи нефти и газа". Москва, "Недра", 1984 г., стр. 104-108). При посадке шкива на вал электродвигателя, а в общем случае это ведущий элемент, наиболее широкое применение нашло конусное соединение с использованием промежуточной затяжной втулки с наружным угловым положением, что способствует оперативному монтажу и демонтажу шкива (П.И.Орлов. "Основы конструирования". Москва, Машиностроение, 1977 г., стр. 295, 296, рис. 322ж). Для каждого размера ведущего элемента необходим свой конкретный шкив, что указывает на отсутствие универсальности шкива и приводит к повышению себестоимости и металлоемкости нефтепромыслового оборудования.

Основными причинами подземного ремонта малодебитного фонда скважин (с числом качаний менее 4 об/мин) является засорение клапанных узлов насоса различным мусором, нарушение режима работы глубиннонасосного оборудования из-за некоторых физико-химических свойств добываемой жидкости. Реанимация же глубиннонасосного оборудования таких скважин в большинстве случаев наступает при промывке подземного оборудования за счет временного форсирования ШСНУ, как правило, с привлечением подъемного агрегата, относящегося к службе подземного ремонта скважин, что приводит к снижению рентабельности нефтедобычи.

Ускорения числа качаний в тех же пределах можно достичь с помощью той же ШСНУ за счет установки на вал электродвигателя шкива соответствующего диаметра с последующим возвратом ШСНУ на прежний режим работы. При этом для снижения трудовых затрат и повышения производительности труда упомянутую выше технологическую операцию желательно произвести не снимая с вала электродвигателя действовавшего ранее шкива, диаметр которого может быть различным в зависимости от дебита каждой конкретной скважины.

Для проведения такой технологической операции обслуживающему персоналу выгодно иметь один универсальный шкив, с помощью второго можно было бы охватить максимальное количество ШСНУ, подлежащих форсированию.

Техническая задача изобретения заключается в повышении надежности универсального шкива.

Поставленная задача достигается тем, что шкив выложен в виде чашки с днищем на тыльном торце, а насадная деталь - в виде равнорасположенных по окружности клиньев, дополнительно снабженных набором сменных подкладок под соответствующий диаметр ведущего элемента и зафиксированных от осевого смещения относительно ведущего элемента, а также связанных с днищем чашечного шкива посредством нагруженного резьбою соединения, при этом по середине насадной детали на ее поверхностях зацепления со шкивом и ведущим элементом выполнены продольные проходные, соответственно, лыска и паз, причем ширина паза на клине соответствует ширине подкладки.

На фиг. 1 изображен продольный разрез универсального шкива, на фиг. 2 - вид по стрелке Б на фиг.1, на фиг.3 - продольный разрез универсального шкива с набором сменных подкладок, на фиг. 4 - разрез по линии А-А на фиг.3, на фиг. 5 - разрез по линии А-А на фиг.3 как вариант исполнения.

Универсальный шкив состоит из корпуса 1 (фиг.1) с канавками 2 под клиновой ремень (не показан), днищем на тыльном торце и ребрами жесткости 4 на переднем торце. Внутренняя конусная поверхность 5 является посадочной под равнорасположенные по окружности клинья 6 с соответствующим наружным угловым положением. Клин 6 установлен в кольцевом пространстве, образовавшемся между посадочной поверхностью 5 корпуса 1 и ведущим элементом 7, т.е. действующим на ШСНУ ведущим шкивом 7 с диаметром D₁ на валу 8 электродвигателя 9. Клин 6 зафиксирован от осевого смещения относительно ведущего элемента 7 выступом 10, сопряженным с передним торцом ведущего элемента 7. Внутри клина выполнено резьбовое отверстие под болт 11 со стопорной шайбой 12, расположенной на днище 3 в отверстии в виде радиального паза.

В тех случаях, когда диаметр ведущего элемента D₂ < D₁ (фиг. 3), дополнительно используется комплект сменных подкладок 13 (фиг.4) с выступом 14 того же назначения, что и выступ 10 клина 8 (фиг.1). Применение комплекта сменных подкладок гораздо выгоднее, чем иметь дело с аналогичным комплектом дорогостоящих, более весомых сменных клиньев.

По середине насадной детали, состоящей, например, из клина 6 и подкладки 13 (фиг.4), на ее поверхностях зацепления со шкивом 1 и ведущим элементом 7 выполнены продольные, проходные, соответственно, лыска 15 и паз. 16. При этом насадная деталь находится в контакте со шкивом 1 и ведущим элементом 7, обеспечивая зацепление по крайним участкам, соответственно, 17 и 18. Клин 6 и подкладка 13 скомпонованы так, что ширина паза аналогичного назначения на клине совпадает с шириной подкладки.

Для наглядности на фиг. 5 изображен вариант исполнения универсального шкива, когда на насадной детали 6 (фиг.5) отсутствуют лыска 15 и паз 16 (фиг. 4), а ее сопряжение с универсальным шкивом и ведущим элементом происходит по образующим, соответственно 19 и 20 (фиг.5), что в реальной жизни вполне допустимо из-за расхождения диаметров сопрягаемых поверхностей.

В процессе работы в широком диапазоне крутящий момент передается от ведущего элемента к универсальному шкиву через промежуточную насадную деталь. При этом будет иметь место переменное по направлению прокручивание шкивов друг относительно друга, напоминая в некотором смысле подшипник качения, что в конечном итоге приводит к нарушению зацепления между шкивами и их пробуксовке.

Универсальный шкив применяется при кратковременном форсировании ШСНУ в следующем порядке.

Снимаются приводные ремни с ведущего шкива ШСНУ. Универсальный шкив устанавливается на ведущий шкив 7 в сборе с клиньями при максимально отпущенных болтах 11. Следя за положением выступов 10, равномерно подтягиваются болты 11, которые стопорятся впоследствии шайбой 12. За счет перемещения электродвигателя сокращается межосевое расстояние между ведомым и ведущим шкивами привода ШСНУ. Приводные ремни надеваются на универсальный шкив и натягиваются.

После пробного запуска ШСНУ, убедившись в нормальной установке универсального шкива, ШСНУ выводится на форсированный режим работы. По достижении поставленной цели ШСНУ останавливается, универсальный шкив смещается, клиновые ремни надеваются на ранее ведущий шкив 7 и ШСНУ возвращается на оптимальный режим работы с прежним числом качаний станка-качалки.

Благодаря конструктивному решению шкив приобретает универсальность, по сути дела, заменив очередной шкив конкретного типоразмера на простой набор подкладок, что снижает металлоемкость и затраты на изготовление, создает удобства в обслуживании. Повышение производительности труда обслуживающего персонала объясняется тем, что универсальный шкив позволяет его установку непосредственно на действующий ведущий шкив привода ШСНУ, исключив тем самым имевшие место операции по его снятию с последующей установкой заново.