Скважинная насосная установка со шламоуловителем

 

Скважинная насосная установка со шламоуловителем предназначена для облегчения запуска насоса и предотвращения засорения верхних ступеней насоса механическими примесями, оседающими из насосно-компрессорной трубы при остановке насоса. Установка содержит секции электродвигателя и многоступенчатого центробежного насоса, соединенные последовательно и размещенные в скважине посредством напорного трубопровода. Между секциями размещен узел сливного клапана. Между выкидом насоса и напорным трубопроводом установлен шламоуловитель, содержащий ловильную головку, корпус и основание. На основании закреплен нагнетательный патрубок с компенсатором радиальных перемещений и обратным клапаном. Обратный клапан имеет седло с отверстиями для прохода пластовой жидкости, перекрываемыми при остановке насоса запорным элементом с ограничителем осевых перемещений. Запорный элемент выполнен в виде конуса, переходящего в цилиндр со стержнем. Угол между конусными образующими запорного элемента составляет 120°, а соотношение диаметров цилиндра и стержня превышает 5:1. При отключении насоса не происходит засорения его рабочих органов. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к нефтяному машиностроению и может быть использовано для защиты верхних ступеней насосных секций от механических примесей, оседающих из напорного трубопровода.

Известна насосная установка, содержащая электроприводной насосный агрегат с гидрозащитой и обратный клапан, служащий для облегчения запуска насоса (Богданов А.А. Погружные центробежные электронасосы для добычи нефти. М., 1968, с. 73, рис. 57).

При работе погружного центробежного насоса в жидкости с большим содержанием механических примесей над обратным клапаном образуется песчаная пробка, что делает невозможным его повторный запуск без предварительной технологической подготовки. Также затрудняется слив жидкости из напорного трубопровода при подъеме погружного оборудования.

Известен также погружной электронасос, содержащий основной и дополнительный обратный клапан и сообщенную с подклапанным пространством трубку с сопловыми каналами (авт. св. N 476377, F 04 D 13/08, от 05.07.75, Бюл. N 25, 1975).

Недостатком установки является ненадежность в эксплуатации и нетехнологичность изготовления.

Наиболее близким техническим решением является погружной центробежный высоконапорный электрический насос для подъема жидкости из скважин, содержащий сливной и обратный клапаны, штуцер, ловильную головку и секции насоса и электродвигателя с гидрозащитой (описание к заявке N 95117466 от 10.06.96, Бюл. N 16, 1996).

В процессе эксплуатации установки шлам, оседающий из напорного трубопровода (песок, окалина, цементная корка), попадает на верхнюю ступень насоса, что приводит к стиранию защитных втулок и нагреву пары трения колесо рабочее - аппарат направляющий, идет нагрев этой пары и корпуса насоса, из-за чего спекается питающий кабель-удлинитель, резко падает изоляция и установка выходит из строя.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности скважинной насосной установки путем предотвращения засорения верхних ступеней насоса частицами грязи, оседающей из напорного трубопровода при остановке насоса.

Поставленная задача достигается тем, что скважинная насосная установка содержит секции электродвигателя и многоступенчатого центробежного насоса, на выкиде которого установлен шламоуловитель, содержащий цилиндрический корпус, в основании которого закреплен нагнетательный патрубок с компенсатором радиальных смещений. Корпус шламоуловителя посредством ловильной головки с конической резьбой навинчен на напорном трубопроводе ниже сливного клапана. Нагнетательный патрубок снабжен обратным клапаном, седло которого имеет отверстия для прохода пластовой жидкости, перекрываемые при остановке насоса запорным элементом, выполненным в виде конуса, переходящего в цилиндр и стержень с ограничителем осевых перемещений запорного элемента.

На фиг. 1 изображена скважинная насосная установка со шламоуловителем, общая компоновка; на фиг. 2 - узел шламоуловителя, продольный разрез.

Скважинная насосная установка содержит секции электродвигателя 1 и насоса 2, соединенные посредством фланцев 3. Установка спускается в скважину на напорном трубопроводе 4. Выше нижней секции напорного трубопровода 4 размещен узел сливного клапана 5, предназначенный для слива пластовой жидкости перед демонтажом погружного оборудования. Между выкидом 6 насоса 2 и нижней секцией напорного трубопровода 4 размещен шламоуловитель 7, в корпусе которого ввинчено посредством конической резьбы основание 9. Основание 9 имеет центральное отверстие 10 для прохода добываемой жидкости и крепится посредством соединительного элемента 11 к выкиду 6 насоса 2. На внутренней конической резьбе основания 9 закреплен нагнетательный патрубок 12 с компенсатором радиальных перемещений 13. Зазор 14 между корпусом 8 и нагнетательным патрубком 12 предназначен для сбора осаждаемых из напорного трубопровода при остановке насоса 2 механических примесей. В верхней части нагнетательного патрубка 12 навинчено седло 15 обратного клапана 16. Седло 15 снабжено осевыми отверстиями 17 для прохода пластовой жидкости и уплотнено относительно патрубка 12 прокладкой 18. Обратный клапан 16 имеет запорный элемент 19, выполненный в виде конуса с углом при вершине 120^o, переходящего в цилиндр со стержнем. На нижнем конце стержня навинчен ограничитель 20 осевых перемещений запорного элемента 19. Соотношение диаметров стержня и цилиндра запорного элемента 19 превышает 5 : 1. Прокладка 21 служит для уплотнения запорного элемента 19 относительно седла 15. Корпус 8 шламоуловителя 7 соединен с напорным трубопроводом 4 посредством ловильной головки 22.

Скважинная насосная установка со шламоуловителем работает следующим образом.

При запуске установки электродвигатель 1 передает крутящий момент многоступенчатому центробежному насосу 2. Насос 2 подает добываемую жидкость через отверстие 10 основания 9 в нагнетательный патрубок 12 и далее через отверстия 17 в седле 15 обратного клапана 16, нижнюю секцию напорного трубопровода 4 и сливной клапан 5 поступает на поверхность. При этом давлением пластовой жидкости запорный элемент 19 поднимается вверх до соприкосновения ограничителя 20 осевых перемещений с седлом 15.

После отключения установки столб жидкости закрывает обратный клапан 16. Находящиеся в напорном трубопроводе 4 механические примеси в виде песка, окалины, корок цемента оседают вниз, заполняя зазор 14. При этом насос 2 оказывается полностью защищенным от механических примесей, не происходит засорения его рабочих органов и насос продолжает работать в устойчивом режиме после повторного запуска установки, что значительно увеличивает наработку на отказ погружного насосного оборудования.

Формула изобретения

1. Скважинная насосная установка, содержащая секции электродвигателя и многоступенчатого центробежного насоса, соединенные последовательно и размещенные в скважине посредством напорного трубопровода, между секциями которого размещен узел сливного клапана, отличающаяся тем, что между выкидом многоступенчатого центробежного насоса и напорным трубопроводом размещен шламоулавитель, содержащий ловильную головку, корпус и основание, на котором закреплен нагнетательный патрубок с компенсатором радиальных перемещений и обратным клапаном.

2. Скважинная насосная установка по п.1, отличающаяся тем, что обратный клапан содержит седло с отверстиями для прохода пластовой жидкости, запорный элемент с ограничителем осевых перемещений, причем запорный элемент выполнен в виде конуса, переходящего в цилиндр со стержнем.

3. Скважинная насосная установка по п.1, отличающаяся тем, что угол между конусными образующими запорного элемента составляет 120^o, а соотношение диаметров цилиндра и стержня запорного элемента превышает 5:1.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2