Скважинная насосная установка
Изобретение относится к погружным скважинным насосным установкам и может быть использовано для добычи нефти, воды и других жидкостей из скважин. Скважинная насосная установка содержит радиально-плунжерный насос, включающий вал со сквозным осевым каналом и радиальными отверстиями, впускной и выпускной клапаны, и электродвигатель с гидрозащитой. Сквозной осевой канал вала радиально-плунжерного насоса снабжен эластичной диафрагмой для подачи скважинной жидкости от впускного клапана к выпускному за счет циклического сжатия эластичной диафрагмы плунжерами. Изобретение направлено на повышение надежности и энергоэффективности скважинных насосных установок. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.
Изобретение относится к погружным скважинным насосным установкам и может использоваться для добычи нефти, воды и других жидкостей из скважин.
Известны центробежные, винтовые и др. скважинные насосные установки (см. сайт: www.borets.ru; www.novometgroup.com; www.rimera.com и др.), включающие насос, газосепаратор (сепаратор песка) и электродвигатель с гидрозащитой.
Основной недостаток этих установок заключается в том, что все они имеют низкий КПД.
Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является скважинная насосная установка, известная по патенту RU 2732650 С1, МПК F04B 1/04 (2006,01), СПК F04B 1/04 (2020,08) от 26.02.2020 г, содержащая насос, входной модуль, газосепаратор и электродвигатель с гидрозащитой, причем насос выполнен радиально-плунжерным, а осевой канал его вала выполнен сквозным, с одного конца которого жидкость поступает в канал через впускной клапан, а с другого выходит из него через выпускной клапан.
Основной недостаток этого изобретения является то, что при откачивании скважинной жидкости с абразивными частицами плунжерные пары насоса быстро изнашиваются. В процессе износа плунжерных пар увеличиваются зазоры между плунжерами и их цилиндрами. Это приводит к увеличению дросселирования жидкости через зазоры, снижению напора и КПД. К тому же эта установка не способна откачивать жидкость с газом без газосепаратора из-за недопустимого соотношения полезного и вредного объема.
Задачей изобретения является получение технического результата, выражающегося в повышении надежности и энергоэффективности скважинных насосных установок.
Указанная задача в насосной установке, содержащей, радиально-плунжерный насос, включающий вал со сквозным осевым каналом и радиальными отверстиями, впускной и выпускной клапаны, и электродвигатель с гидрозащитой, отличающаяся тем, что сквозной осевой канал вала радиально-плунжерного насоса снабжен эластичной диафрагмой для подачи скважинной жидкости от впускного клапана к выпускному за счет циклического сжатия эластичной диафрагмы плунжерами, причем сквозной осевой канал снабжен устройством для отвода газа в затрубное пространство, а радиальные отверстия в сквозном осевом канале и плунжеры выполнены в виде овала.
Проведенный научно-технический анализ предложения и уровня техники свидетельствует о том, что предлагаемое техническое решение для специалиста не следует явным образом из уровня техники, при этом признаки изложенной совокупности взаимосвязаны, находятся в причинно-следственной связи с ожидаемым результатом и являются необходимыми и достаточными для его получения.
Изобретение поясняется чертежами, где:
на фиг. 1 изображен фронтальный разрез насосной установки;
на фиг. 2 изображен увеличенный фрагмент фронтального разреза плунжерной пары и эластичной диафрагмы в свободном состоянии;
на фиг. 3 изображен увеличенный фрагмент фронтального разреза плунжерной пары и эластичной диафрагмы в сжатом состоянии;
на фиг. 4 изображен поперечный разрез плунжерной пары и эластичной диафрагмы в свободном состоянии;
на фиг. 5 изображен поперечный разрез плунжерной пары и диафрагмы в сжатом состоянии;
на фиг. 6 изображен увеличенный фрагмент фронтального разреза устройства для отвода газа в затрубное пространство;
на фиг. 7 изображен увеличенный фрагмент плунжерной пары, выполненной в виде овала.
Скважинная насосная установка (см. фиг. 1) состоит из радиально-плунжерного насос 1 и электродвигателя с гидрозащитой 2. Радиально -плунжерный насос (см. фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4, фиг. 5, фиг. 6 и фиг. 7) содержит корпус 3 с овальной гильзой 4, внутри которой установлен вал 5 со сквозным осевым каналом 6. Сквозной осевой канал 6 снабжен эластичной диафрагмой 7, для подачи скважинной жидкости от впускного клапана 8 к выпускному клапану 9. Эластичная диафрагма 7 изолирует плунжеры 10 и цилиндр 11 от абразивных частиц, предохраняя их от преждевременного износа. Плунжеры 10 установлены в цилиндре 11 с возможностью осевого перемещения в нем. Цилиндр 11 установлен в радиальном отверстии вала 5, которое выполнено в виде овала (см. фиг. 7). Соответственно плунжеры 10 и цилиндр 11 выполнены также в виде овала. Плунжеры 10 снабжены роликами 12 (см. фиг. 4 и фиг. 5), которые перекатываясь по внутренней поверхности овальной гильзы 4 при вращении вала 5, придают возвратно-поступательное движение плунжерам 10. При этом плунжеры 10 дважды сжимают и разжимают эластичную диафрагму 7 за один оборот вала 5. Отвод газа в затрубное пространство из осевого канала 6 обеспечивает устройство для отвода газа, содержащее обратный клапан 13 и набор дросселей 14 (см. фиг. 6).
Работает насосная установка следующим образом: при погружении насосной установки в скважину скважинная жидкость заполняет сквозной осевой канал 6 и эластичную диафрагму 7 через входные отверстия 15 и впускной клапан 8 (см. фиг. 1, показано стрелками). При повороте вала 5, ролики 12, за счет овальной формы гильзы 4, вталкивают плунжеры 10 в цилиндр 11 (см. фиг. 3 и фиг. 5). Плунжеры 10 сжимают эластичную диафрагму 7 и вытесняют из нее жидкость с абразивными частицами через выпускной клапан 9 (см. фиг. 1) и выходные каналы 16 (см. фиг. 6) в насосно-компрессорную трубу (не показана). При этом плунжерная пара 10 и 11 не контактирует с абразивными частицами и не подвергается интенсивному износу. Часть жидкости с газом вытесняется в затрубное пространство через клапан 13 (см. фиг. 6, показано стрелками), дроссели 14, каналы 17 (показано пунктиром) и отверстия 18 в корпусе 3. Это увеличивает полезный объем жидкости в сквозном осевом канале 6 и обеспечивает достижение необходимого напора. При этом абразивные частицы за счет центробежной силы отклоняются к стенке сквозного осевого канала 6 и не попадают в каналы клапана 13 и дросселей 14. Это предотвращает интенсивный износ устройства для отвода газа. При дальнейшем повороте вала 5, как показано на фиг. 2 и фиг. 4, плунжеры 10 под действием центробежной силы вытягиваются из цилиндров 11. При этом эластичная диафрагма 7 распрямляется, и скважинная жидкость вновь заполняет сквозной осевой канал и эластичную диафрагму через впускной клапан 8. Цикл повторяется.
Исключая контакт плунжерной пары 10 и 11 с абразивными частицами, эластичная диафрагма предотвращает преждевременный износ плунжерной пары, устраняет дросселирование жидкости через ее зазоры. При этом повышается напор, КПД и надежность насосной установки в целом. Отвод газа в затрубное пространство обеспечивает работу установки без газосепаратора, что также повышает ее надежность и энергоэффективность.
Таким образом, изобретение позволяет получить технический результат, выражающийся в повышении надежности и энергоэффективности скважинных насосных установок.
1. Скважинная насосная установка, содержащая радиально-плунжерный насос, включающий вал со сквозным осевым каналом и радиальными отверстиями, впускной и выпускной клапаны, и электродвигатель с гидрозащитой, отличающаяся тем, что сквозной осевой канал вала радиально-плунжерного насоса снабжен эластичной диафрагмой для подачи скважинной жидкости от впускного клапана к выпускному за счет циклического сжатия эластичной диафрагмы плунжерами.
2. Скважинная насосная установка по п. 1, отличающаяся тем, что сквозной осевой канал радиально-плунжерного насоса снабжен устройством для отвода газа в затрубное пространство.
3. Скважинная насосная установка по п. 1, отличающаяся тем, что радиальные отверстия в осевом канале и плунжеры выполнены в виде овала.
