Погружной центробежный насосный агрегат

 

Изобретение относится к модульным насосным агрегатам для добычи нефти из наклонно-направленных и искривленных скважин. Погружной центробежный насосный агрегат в модульном исполнении, содержащий погружной электродвигатель с гидрозащитой, кабельную линию, входной модуль, насосные секции и модуль-головку, причем валы модулей соединены посредством шлицевых соединений, отличается тем, что модули соединены между собой посредством конической резьбы, а шейка каждого из них выполнена в виде многогранника, на который установлен протектор, выполненный с аналогичным многогранным отверстием и имеющий ребра для защиты кабельной линии от повреждения, при этом наружная поверхность ребер протектора соответствует профилю внутреннего диаметра обсадной колонны. 3 ил.

Изобретение относится к нефтяному машиностроению и может быть использовано в погружных центробежных насосных агрегатах в модульном исполнении для добычи нефти из наклонно-направленных и искривленных скважин.

Известен погружной центробежный насосный агрегат в модульном исполнении, содержащий погружной электродвигатель с гидрозащитой, кабельную линию, входной модуль и насосные секции, скрепленные между собой посредством фланцевых соединений, валы модулей соединены посредством шлицевых соединений (Установки погружных центробежных насосов в модульном исполнении. Каталог, ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, М., 1990, с.3-8).

Недостатком известного насосного агрегата серийного производства является низкая его надежность при эксплуатации в наклонно-направленных и искривленных скважинах, когда в модулях насосного агрегата, размещенного в скважине с изгибом в месте его подвески, из-за дисбаланса вращающихся масс возникают поперечные вибрации, переходящие в резонанс, под действием которого многократно возрастает динамическая составляющая эксплуатационных напряжений, и приводит к неизбежному разрушению соединений модулей, иногда к разрушению корпусных деталей и падению оторванных модулей и частей насосного агрегата на забой скважины, когда в процессе спуска (подъема) его в скважину ребра протектора защиты кабельной линии от механических повреждений, установленные с использованием крепежа на каждом основании насосных секций, деформируются и повреждают кабельную линию при прохождении участков ствола скважины с максимальным темпом набора кривизны из-за невписываемости насосного агрегата в ствол и прижатия ребер протектора к обсадной колонне. Кроме того, другие модули насосного агрегата, как гидрозащита, входной модуль, погружной электродвигатель не имеют протекторов защиты кабельной линии от повреждений, а концевые детали модулей (основание и головка) из-за размещения в них крепежа имеют недостаточную жесткость и трудоемки при изготовлении из-за большого количества отверстий и крепежа, а также трудоемка операция по монтажу (демонтажу) модулей насосного агрегата на скважине.

Известно соединение с использованием герметичной конической резьбы (Крайнев А. Механика машин, Фундаментальный словарь, М., Машиностроение, 2000, с. 609).

Недостаток известного резьбового соединения при использовании его при сочленении модулей насосного агрегата - невозможно обеспечить расположение пазов протектора защиты кабеля смежных модулей после их свинчивания на одной линии.

Технической задачей является повышение надежности и долговечности насосного агрегата при эксплуатации в наклонно-направленных и искривленных скважинах.

Поставленная задача решается тем, что в погружном центробежном насосном агрегате в модульном исполнении, содержащем погружной электродвигатель с гидрозащитой, кабельную линию, входной модуль, насосные секции и модуль-головку, причем валы модулей соединены посредством шлицевых соединений, согласно изобретению модули соединены между собой посредством конической резьбы, а шейка каждого из них выполнена в виде многогранника, на который установлен протектор, выполненный с аналогичным многогранным отверстием и имеющий ребра для защиты кабельной линии от повреждения, при этом наружная поверхность ребер протектора соответствует профилю внутреннего диаметра обсадной колонны.

Предлагаемый центробежный насосный агрегат поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен погружной центробежный насосный агрегат, общий вид; на фиг.2 - соединение модулей погружного центробежного насосного агрегата, осевой разрез; на фиг.3 - разрез А-А фиг.2.

Погружной центробежный насосный агрегат состоит из погружного электродвигателя 1, гидрозащиты 2, кабельной линии 3, входного модуля 4, насосных секций 5 и 6, модуль-головки 7, протектора защиты кабельной линии 8.

Соединение модулей состоит из головки 10 нижнего модуля 5, протектора 8, основания верхнего модуля 6, шлицевой муфты 12, соединяющей валы 11, и стопорного кольца 15. Кабельная линия 3 прикреплена к каждому модулю и секциям насоса поясами 13.

Монтаж модулей предлагаемого погружного центробежного насосного агрегата на скважине производят следующим образом.

Погружной электродвигатель 1 опускают в скважину до посадки в разрезном спайдере, подсоединяют муфту (на фиг. не показано) кабельной линии 3 к погружному электродвигателю 1, на вал 11 погружного электродвигателя 1 надевают шлицевую муфту 12, на головку 10 погружного электродвигателя 1 устанавливают протектор 8 таким образом, чтобы при совмещении граней в отверстии протектора 8 с гранями на шейке головки 10 было обеспечено минимальное угловое смещение кабельной линии 3 относительно кабельной муфты (на фиг. не показано), закрепленной на погружном электродвигателе, поднимают гидрозащиту 2 над скважиной и опускают таким образом, чтобы вал 11 гидрозащиты 2 вошел в шлицевую муфту 12, насаженную на вал 11 погружного электродвигателя 1, и производят свинчивание гидрозащиты 2 с электродвигателем 1, закрепляют кабельную линию 3 поясами 13 на гидрозащите 2.

Аналогичные операции производят при монтаже и спуске остальных модулей.

При прохождении погружного центробежного насосного агрегата участков ствола скважины с темпом набора кривизны, не обеспечивающих вписывание его без изгиба в ствол скважины, наружная поверхность ребер 15 протектора 8 под действием изгибающих нагрузок прижимается к обсадной колонне и защищает кабельную линию от механических повреждений.

Погружной центробежный насосный агрегат, спущенный в скважину на насосно-компрессорных трубах 14 до места подвески, работает следующим образом. При размещении погружного центробежного насосного агрегата в интервале подвески ствола скважины с изгибом в результате невписываемости его в ствол и последующей эксплуатации в условиях вибрации соединения модулей 1, 2, 4 и секций насосов 5, 6 с повышенной жесткостью препятствуют вхождению их в резонанс и многократно снижают динамическую составляющую эксплуатационных напряжений, в условиях вибрации кабельная линия 3, прижатая поясами 13 к дну паза 16 протектора 8, не касается при вибрации внутреннего диаметра обсадной колонны и защищена от механических повреждений.

Использование предлагаемого погружного центробежного насосного агрегата для добычи нефти из наклонно-направленных и искривленных скважин повышает его наработку до отказа, предотвращает обрывы модулей, сокращает материальные затраты на ремонт скважин, на монтаж и демонтаж модулей насосного агрегата на скважине.

Формула изобретения

Погружной центробежный насосный агрегат в модульном исполнении, содержащий погружной электродвигатель с гидрозащитой, кабельную линию, входной модуль, насосные секции и модуль-головку, причем валы модулей соединены посредством шлицевых соединений, отличающийся тем, что модули соединены между собой посредством конической резьбы, а шейка каждого из них выполнена в виде многогранника, на который установлен протектор, выполненный с аналогичным многогранным отверстием и имеющий ребра для защиты кабельной линии от повреждения, при этом наружная поверхность ребер протектора соответствует профилю внутреннего диаметра обсадной колонны.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3