Насосная установка для закачки воды в скважину

 

Изобретение найдет применение при закачке воды в нагнетательные скважины с помощью центробежного насоса, установленного в шурфе, расположенного вблизи нагнетательной скважины. Установка содержит многосекционный центробежный насос с вертикальным приводом, установленным в шурфе с обсадной колонной. Особенностью установки является то, что нагнетательный трубопровод соединен с устьевым патрубком по касательной, и она снабжена направляющей потока, выполненной в виде двух полуторов, расположенных один над другим и образующих между собой плавный канал от насоса в зону обсадной колонны, причем последняя в нижней части снабжена глухим дном в виде тарелки, выпуклой частью обращенной в сторону насоса с утолщенной стенкой к периферии. Устьевой патрубок имеет самоуплотняющуюся манжету, установленную в его фланце. Изобретение направлено на снижение капитальных затрат и эксплуатационных расходов. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

Предложение относится к области нефтедобычи, а именно к системе поддержания пластового давления (ППД), и найдет применение при закачке воды в нагнетательную скважину с помощью центробежного скважинного насоса, установленного в шурфе, расположенного вблизи нагнетательной скважины.

Известна скважинная насосная установка с вертикальным приводом для закачки технической воды в пласт с помощью насосной установки, включающей насосно-компрессорные трубы (НКТ), устьевую запорную арматуру, патрубок, погружной электродвигатель, насос и компенсатор, состоящий из цилиндра и ниппеля (патент РФ №2182455, МКИ 6 Е 21 В 43/00, F 04 B 47/00, 1999).

Недостатки установки:

- большая трудоемкость операции по определению положения цилиндра, закрепленного к верхней секции колонны НКТ, при котором закрепленный к насосу ниппель должен входить в цилиндр и обеспечивать надежное разделение НКТ и обсадной колонны;

- большие эксплуатационные затраты, обусловленные привлечением бригады подземного ремонта для монтажа и демонтажа установки с ее тяжелой и неманевренной техникой;

- отсутствие универсальности применения, обусловленной тем, что установка обслуживает только одну скважину и это приводит к незапланированным простоям объекта из-за отказа установки или из-за нарушения герметизации разделенных друг от друга полостей.

Известна также скважинная насосная установка, состоящая из обсадной колонны с устьевым патрубком, расположенной в шурфе, приемного патрубка и нагнетательного трубопровода, многосекционного центробежного насоса (ЭЦН) с приводом и устьевого фланцевого уплотнения (Проспект. Шурфовые насосы для ППД с погружным электродвигателем. ООО “Борец”, 2001).

Недостатками установки являются:

- значительные капитальные затраты, обусловленные большими объемами разбуриваемой породы в шурфе из-за необходимости размещения в нем обсадной колонны большого диаметра;

- большие эксплуатационные расходы, обусловленные сложностью монтажа и демонтажа насосной установки.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является скважинная насосная установка, включающая обсадную колонну с устьевым патрубком, расположенную в шурфе, приемный патрубок и нагнетательный трубопровод, многосекционный центробежный насос, размещенный в трубчатом контейнере, поверхностный электродвигатель и устьевое фланцевое уплотнение (Проспект. Шурфовые насосы для ППД с поверхностным электродвигателем. ООО “Борец”, 2001).

Существенными недостатками установки являются:

- значительные капитальные затраты, обусловленные большим диаметром шурфа (720 мм);

- большие эксплуатационные расходы, обусловленные сложностью монтажа и демонтажа установки, вызванные тем, что при этом необходимо одновременно соединять или разъединять патрубки нагнетательного трубопровода, патрубки трубчатого контейнера и секции насоса по мере спуска или подъема установки.

Задачей изобретения является создание насосной установки, обладающей низкими капитальными затратами и эксплуатационными расходами.

Технический результат достигается тем, что установка, включающая обсадную колонну с устьевым патрубком, расположенную в шурфе, приемный патрубок и нагнетательный трубопровод, многосекционный центробежный насос с приводом и устьевые фланцевые уплотнения, согласно изобретению снабжена направляющей потока, установленной ниже насоса и выполненной в виде двух полуторов, расположенных один над другим и образующих между собой плавный канал от центра установки к периферии, причем верхний полутор соединен по внутреннему торцу с одним из концов цилиндрического патрубка, другой конец которого соединен с последней секцией насоса, а по наружному торцу - с большим основанием усеченного конусного патрубка, меньшее основание которого охватывает цилиндрический патрубок; внутренний торец нижнего полутора расположен по оси насоса; полуторы соединены между собой периферийными ребрами, расположенными в продольной плоскости установки; устьевой патрубок соединен с нагнетательным трубопроводом по касательной траектории; нижний конец обсадной колонны снабжен глухим дном в виде тарелки, обращенной выпуклой частью в сторону насоса с утолщенной стенкой к периферии.

Устьевые фланцевые уплотнения могут быть выполнены в виде самоуплотняющейся манжеты П-образной формы, обращенной открытой стороной к центру и размещенной в расточке фланца устьевого патрубка.

На фиг.1 изображена предлагаемая установка.

На фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Установка состоит из вертикального привода 1 (фиг.1), шурфа с обсадной колонной 2, в верхней части которой установлен устьевой патрубок 3 с нагнетательным трубопроводом 4, расположенным тангенциально, и самоуплотняющейся манжеты 5 П-образной формы, установленной в расточке фланца устьевого патрубка 3. Нижняя часть обсадной колонны снабжена глухим дном 6 в виде тарелки, обращенной выпуклой частью в сторону насоса с утолщенной стенкой к периферии. Привод 1 через переходник 7 соединен с верхней секцией ЭЦН 8, а его вал 9 - с валом 10 привода с помощью муфты 11. К нижней секции 12 ЭЦН присоединена направляющая потока 13, состоящая из двух полуторов 14 и 15, образующих плавный канал 16. Верхний полутор 14 соединен с цилиндрическим 17 и конусным 18 патрубками. Внутренний торец нижнего полутора 15 расположен по оси насоса. Между собой полуторы 14, 15 связаны ребрами 19, расположенными в продольной плоскости установки. Приемный патрубок 20 находится в основании привода.

Работает установка следующим образом.

Крутящий момент от вала 10 привода передается через муфту 11 валу 9 насоса. Через патрубок 20 вода из надземного трубопровода направляется в полость “а” насосной установки, из которой она попадает в полость рабочих колес насоса (не показано), а затем в полость “б” направляющей потока, и наконец - в полость “в”, образуемую полуторами 14, 15. В последней поток плавно изменяет свое направление и попадает в полость “г”, поднимается вверх, в зону устьевого патрубка 3 и, приобретая вращательное движение, попадает в полость нагнетательного трубопровода 4. Далее направляется в полость устьевой арматуры нагнетательной скважины.

Предлагаемая установка позволяет:

- снизить капитальные затраты благодаря резкому уменьшению диаметра шурфа;

- снизить эксплуатационные расходы благодаря тому, что обсадная колонна в шурфе выполняет дополнительную функцию, а именно: через ее полость нагнетается жидкость.

Формула изобретения

1. Насосная установка для закачки воды в скважину, включающая обсадную колонну с устьевым патрубком, расположенную в шурфе, приемный патрубок и нагнетательный трубопровод, многосекционный центробежный насос с поверхностным приводом и устьевое фланцевое уплотнение, отличающаяся тем, что она снабжена направляющей потока, установленной ниже насоса и выполненной в виде двух полуторов, расположенных один над другим и образующих между собой плавный канал от центра установки к периферии, причем верхний полутор соединен по внутреннему торцу с одним из концов цилиндрического патрубка, другой конец которого соединен с последней секцией насоса, а по наружному торцу - с большим основанием усеченного конусного патрубка, меньшее основание которого охватывает цилиндрический патрубок, внутренний торец нижнего полутора расположен по оси насоса, полуторы соединены между собой периферийными ребрами, расположенными в продольной плоскости установки, устьевой патрубок соединен с нагнетательным трубопроводом по касательной траектории, нижний конец обсадной колонны снабжен глухим дном в виде тарелки, обращенной выпуклой частью в сторону насоса с утолщенной стенкой к периферии.

2. Насосная установка по п.1, отличающаяся тем, что устьевое фланцевое уплотнение выполнено в виде самоуплотняющейся манжеты П-образной формы, обращенной открытой стороной к центру и размещенной в расточке фланца устьевого патрубка.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2