ПОГРУЖНАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2001 года по МПК F04B47/00 

Описание патента на изобретение RU2170367C1

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для подъема высоковязких пластовых жидкостей из скважин.

Известна погружная насосная установка, содержащая установленную в скважине колонну насосных труб, закрепленный в полости колонны винтовой насос, подключенный к двигателю через редуктор (CA патент N 1180594, Мкл 6 F 04 D, 3/02, 1985 г.).

Недостатком известной установки является невысокая надежность, вследствие утечек перекачиваемой жидкости.

Известна погружная насосная установка, содержащая колонну насосных труб, закрепленный в полости колонны винтовой насос, включающий винт и обойму, подключенный к двигателю через редуктор (патент N 2059112, F 04 B 47/02, 1996 г.)
Недостатками известной установки являются невысокие КПД и долговечность установки.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение К.П.Д. установки и повышение ее долговечности.

Данная техническая задача решается путем обеспечения минимальных затрат мощности на вращательной колонне труб за счет особенностей геометрических параметров винтовой поверхности многозаходного винтового насоса, при этом частота вращения колонны не должна превышать 200 об/мин.

Таким образом, в известной установке, содержащей вращательную и лифтовую колонны, многозаходный винтовой насос, обойма которого прикреплена к лифтовой колонне труб, а винт закреплен на вращательной колонне труб, согласно изобретению винтовая поверхность многозаходного героторного механизма выполнена с отношением шага к среднему диаметру винтовой поверхности, Тшагср от 3,5 -6, а кинематическое отношение i от 2/3 до 11/12, при частоте вращения колонны не более 200 об/мин.

На фиг. 1 представлена погружная насосная установка;
на фиг. 2 - график влияния частоты вращения на энергетический баланс установки;
на фиг. 3 - график зависимости относительных затрат мощности в отдельных элементах установки от кинематического отношения насоса;
на фиг. 4 - график зависимости ресурса насоса от отношения шага к среднему диаметру винтовой поверхности;
на фиг. 5 - график зависимости ресурса насоса от числа оборотов винта;
на фиг. 6 - график зависимости частоты вращения винта от отношения шага к среднему диаметру винтовой поверхности, при разном кинематическом отношении насоса.

На фиг. 1 представлена погружная насосная установка, которая содержит: 1 - полированный шток; 2 - клиноременную передачу; 3 - электродвигатель; 4 - редуктор; 5 - лифтовую колонну труб; 6 - вращательную колонну; 7 - винтовой насос; 8 - винт винтового насоса:, 9 - обойму винтового насоса.

Погружная насосная установка состоит из поверхностного оборудования, включающего электродвигатель 3, связанный через ременную передачу 2 с редуктором 4, с помощью которого осуществляется вращение винтового насоса 7.

Скважинное оборудование состоит из лифтовой колонны 5, к которой подвешивается обойма 9 винтового насоса, вращательной колонны 6, которая крепится верхним концом к полированному штоку 1, а на нижнем установлен винт 8 винтового насоса, она предназначена для передачи вращающего момента от поверхностного оборудования к винту насоса.

Винтовой насос 7 состоит из обоймы 9 и винта 8, винтовые поверхности которого выполнены в виде многозаходного героторного механизма. Кинематическое отношение находится в пределах от 2/3 до 11/12.

Отношение шага к среднему диаметру винтовой поверхности находится в пределах 3,5-6.

Установка работает следующим образом.

При включении электродвигателя 3 вращение передается через редуктор 4, вращательную колонну 6 к винту 8 погружного насоса 7.

При вращении винта 8 непрерывно открываются и закрываются полости, образуемые винтом 8 и обоймой 9 винтового насоса. При этом сумма заполняемых жидкостью выходных площадей поперечного сечения винта с обоймой остается постоянной и поток жидкости всегда непрерывен и пропорционален частоте вращения винта.

Установлено, что при частоте вращения более 200 об/мин преобладающими затратами мощности в энергетическом балансе установки являются затраты на вращение колонны, что подтверждается графиком на фиг. 2. Поэтому для снижения затрат мощности и повышения КПД выбраны геометрические параметры насоса с кинематическим отношением i от 2/3 до 11/12, что проиллюстрировано установленной зависимостью на графике фиг. 3, а отношение шага к среднему диаметру винтовой поверхности выбрано в пределах от 3,5 до 6, что подтверждается графиком на фиг. 4.

Основным показателем работы установки является КПД и величина затрачиваемой мощности. Из графиков видно, что основным элементом, определяющим затраты мощности, является вращательная колонна. Конструкция установки выбрана такой, чтобы обеспечить минимальный уровень затрачиваемой мощности и максимальный КПД при минимальных затратах мощности в колоннах, что и обеспечивается при минимальных частотах вращения.

Предложенная погружная насосная установка позволяет повысить долговечность винтового насоса за счет снижения частоты вращения и увеличения отношения шага к среднему диаметру винтовой поверхности. Кроме того, снижение частоты вращения колонны труб уменьшает вибрацию обсадной колонны, вероятность образования эмульсии добываемой жидкости, облегчает условия работы вращательной колонны за счет уменьшения динамических нагрузок.

Похожие патенты RU2170367C1

название год авторы номер документа
ПОГРУЖНАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА 2003
  • Брот А.Р.
  • Виноградов Д.Г.
RU2249726C2
ПОГРУЖНАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА 2003
  • Брот А.Р.
  • Виноградов Д.Г.
RU2247264C2
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОЗИРОВАННОЙ ПОДАЧИ ХИМИЧЕСКОГО РЕАГЕНТА В СКВАЖИНУ 2000
  • Брот А.Р.
  • Виноградов Д.Г.
RU2171364C1
ПОВЕРХНОСТНЫЙ ПРИВОД ПОГРУЖНОГО ВИНТОВОГО НАСОСА 1998
  • Брот А.Р.
  • Виноградов Д.Г.
  • Камалов Р.Н.
  • Дыбленко В.П.
  • Скопин А.А.
  • Хамитов И.М.
  • Ившин И.Г.
  • Мущинкин В.Г.
  • Колошко В.П.
RU2145678C1
ПОВЕРХНОСТНЫЙ ПРИВОД ПОГРУЖНОГО ВИНТОВОГО НАСОСА 2000
  • Брот А.Р.
  • Виноградов Д.Г.
RU2170368C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ СБОРКИ И ЦЕНТРИРОВАНИЯ ТРУБ ПОД СВАРКУ 1998
  • Брот А.Р.
  • Виноградов Д.Г.
RU2145537C1
ПОВЕРХНОСТНЫЙ ПРИВОД ПОГРУЖНОГО ВИНТОВОГО НАСОСА 2003
  • Брот А.Р.
  • Виноградов Д.Г.
  • Батищев О.В.
RU2253753C1
МЕХАНИЗМ ДЛЯ ВРАЩЕНИЯ ТРУБ ИЛИ ШТАНГ 2006
  • Брот Александр Робертович
  • Виноградов Дмитрий Геннадьевич
  • Батищев Олег Викторович
  • Скрипка Юрий Владимирович
  • Тимашев Эдуард Олегович
RU2330992C1
СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ВИНТОВЫХ НАСОСОВ 2006
  • Брот Александр Робертович
  • Виноградов Дмитрий Геннадьевич
  • Батищев Олег Викторович
  • Скрипка Юрий Владимирович
  • Тимашев Эдуард Олегович
RU2333389C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ СБОРКИ И ЦЕНТРИРОВАНИЯ ТРУБ 2006
  • Брот Александр Робертович
  • Виноградов Дмитрий Геннадьевич
  • Батищев Олег Викторович
  • Скрипка Юрий Владимирович
RU2347658C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 170 367 C1

Реферат патента 2001 года ПОГРУЖНАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА

Изобретение предназначено для использования в нефтегазодобывающей промышленности для подъема высоковязких пластовых жидкостей из скважин. Погружная насосная установка содержит вращательную и лифтовую колонны и многозаходный винтовой насос, обойма которого закреплена на лифтовой колонне труб. Винт закреплен на вращательной колонне труб. Винтовая поверхность многозаходного героторного механизма винтового насоса выполнена с кинематическим отношением i от 2/3 до 11/12, а отношение шага к среднему диаметру винтовой поверхность Т/Дср. установлено в диапазоне от 3,5 до 6. Повышается КПД установки и увеличивается ее долговечность. 6 ил.

Формула изобретения RU 2 170 367 C1

Погружная насосная установка, содержащая вращательную и лифтовую колонны, многозаходный винтовой насос, обойма которого закреплена на лифтовой колонне труб, а винт закреплен на вращательной колонне, отличающаяся тем, что винтовая поверхность многозаходного винтового насоса выполнена с кинематическим отношением i от 2/3 до 11/12, а отношение шага к среднему диаметру винтовой поверхности установлено в диапазоне от 3,5 до 6 при частоте вращения вращательной колонны не более 200 об/мин.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2001 года RU2170367C1

RU 2059112 C1, 27.04.1996
СКВАЖИННАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА 1996
  • Зубаиров С.Г.
  • Султанов Б.З.
RU2123137C1
СКВАЖИННАЯ ВИНТОВАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА 1999
  • Омаров М.Г.-Г.
  • Тумалаев У.С.
  • Чучалов А.В.
  • Шейхов А.-М.Г.
RU2146018C1
RU 2059111 C1, 27.04.1996
КОРРОЗИОННО-СТОЙКАЯ ВЫСОКОПРОЧНАЯ НЕМАГНИТНАЯ СТАЛЬ 2019
  • Дегтярев Александр Федорович
  • Скоробогатых Владимир Николаевич
  • Муханов Евгений Львович
  • Гордюк Любовь Юрьевна
RU2696792C1
ДУШЕВОЕ УСТРОЙСТВО С ДУШЕВОЙ ЛЕЙКОЙ, УДЕРЖИВАЕМОЙ С ПОМОЩЬЮ МАГНИТОВ 2018
  • Лёш, Кристиан
RU2727475C1
US 3485181 A, 23.12.1969.

RU 2 170 367 C1

Авторы

Брот А.Р.

Виноградов Д.Г.

Даты

2001-07-10Публикация

2000-10-16Подача