УПРАВЛЯЕМАЯ ПОГРУЖНАЯ ЭЛЕКТРОЦЕНТРОБЕЖНАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2002 года по МПК F04D15/00 F04D13/10 

Изобретение относится к оборудованию для добычи жидкости и может быть использовано в приводах погружных электроцентробежных насосов при эксплуатации нефтедобывающих скважин.

Известно устройство [1] эксплуатации скважины погружным электроцентробежным насосом с частотно-регулируемым приводом. Управление режимом погружного электроцентробежного насоса происходит путем регулирования частоты питающего погружной электродвигатель напряжения до достижения заданных параметров работы погружного электроцентробежного насоса. Данная установка содержит электронные устройства, включающие тиристорный преобразователь частоты, управляющее устройство, датчик давления, датчик частоты выходного напряжения, датчик контроля мощности, датчик давления в скважине и датчик температуры.

Недостатком этого устройства является сложность электронно-механических конструкций, содержащих комплекс электронных и электрических модулей и измерительных приборов.

Наиболее близкой по устройству и функциональным возможностям к заявляемому является управляемая погружная электроцентробежная насосная установка [2], содержащая управляющее устройство, включающее в себя регулируемый дроссель, блок управления и датчик давления. Регулирование дебита и подачи насоса осуществляется изменением скорости вращения электродвигателя путем регулирования его частотной характеристики.

Недостатком известного устройства является сложность устройства и недостаточная надежность в связи с неустойчивой работой электронного оборудования.

Задача заявляемого изобретения - упростить конструкцию и повысить надежность устройства путем автоматического механического управления режимом работы погружного электроцентробежного насоса.

Указанная задача решается тем, что в управляемой погружной электроцентробежной насосной установке, содержащей погружной электроцентробежный насос, погружной электродвигатель и управляющее устройство, управляющее устройство выполнено в виде дифференциального механизма, одно из центральных колес которого соединено с валом погружного электродвигателя, второе центральное колесо - с погружным электроцентробежным насосом, водило сателлитов дифференциального механизма соединено через повышающий редуктор с валом гидравлического шестеренчатого насоса, входной патрубок которого соединен с внутренней полостью наполненного маслом корпуса управляющего устройства, а выходной патрубок - с приоткрытым вентилем, к которому прикреплены поворотные подпружиненные лопасти, помещенные в поток скважинной жидкости.

На чертеже приведена схема устройства.

Вал погружного электродвигателя 1 соединен с одним из центральных колес 2 дифференциального механизма 3. Второе центральное колесо 4 дифференциального механизма 3 соединено с валом 5 погружного электроцентробежного насоса 6. Водило сателлитов 7 дифференциального механизма 3 через повышающий редуктор 8 соединено с валом гидравлического шестеренчатого насоса 9, входной патрубок 10 которого соединен с внутренней полостью наполненного маслом корпуса управляющего устройства, а выходной патрубок - с приоткрытым вентилем 11. К вентилю 11 присоединены две лопасти 12, стянутые пружиной 13. Управляющее устройство помещено в корпус 14, соединяющий погружной электродвигатель 1 и погружной электроцентробежный насос 6.

Устройство работает следующим образом.

В начальный момент времени при подаче питания на погружной электродвигатель (в дальнейшем ПЭД) 1 вместе с валом ПЭД начинает вращаться центральное колесо 2 дифференциального механизма 3, соединенного с погружным электроцентробежным насосом 6 через вал 5. Через повышающий редуктор 8 водило сателлитов 7 соединено с шестеренчатым гидравлическим насосом 9. Входной патрубок 10 погружного электроцентробежного насоса 9 соединен с внутренней полостью корпуса 14 управляющего устройства, заполненного трансмиссионным маслом. Вращение гидравлического шестеренчатого насоса 9 приводит к перекачиванию масла из полости корпуса управляющего устройства 14 к вентилю 11, который наполовину закрыт. Дросселирование масла через вентиль 11 ведет к повышению давления на выходе гидравлического шестеренчатого насоса 9, что приводит к увеличению тормозного момента на водиле сателлитов 7 дифференциального механизма 3, что приводит к замедлению скорости вращения, а вал погружного электроцентробежного насоса 6 начинает увеличивать скорость вращения. Работа вала погружного электроцентробежного насоса 6 приводит к появлению потока скважинной жидкости в стволе скважины. Поток жидкости отклоняет лопасти 12, преодолевая усилие пружины 13.

Тормозной момент М_т гидравлического шестеренчатого насоса 9 связан с характеристиками работы погружного электроцентробежного насоса выражением

где Q - подача погружного электроцентробежного насоса;
Δp - разность давлений на входе и выходе погружного электроцентробежного насоса;
ω - скорость вращения вала погружного электроцентробежного насоса.

При снижении скорости жидкости, омывающей лопасти 12, они опускаются поперек потока, приоткрывая вентиль 11, давление на выходе гидравлического шестеренчатого насоса 9, а вместе с ним и тормозной момент на водиле сателлитов 7 дифференциального механизма 3 уменьшаются, водило сателлитов 7 начинает вращаться, а вал погружного электроцентробежного насоса 6 уменьшает скорость вращения, сохраняя неразрывность потока скважинкой жидкости. Масло, прошедшее через гидравлический шестеренчатый насос 9 и вентиль 11, возвращается в полость корпуса 14 управляющего устройства.

При увеличении скорости жидкости, омывающей лопасти 12, они располагаются вдоль потока, прикрывая вентиль 11, давление на выходе гидравлического шестеренчатого насоса 9, а вместе с ним и тормозной момент на водиле сателлитов 7 дифференциального механизма 3, увеличиваются, водило сателлитов 7 начинает останавливаться, а вал погружного электроцентробежного насоса 6 увеличивает скорость вращения, сохраняя неразрывность потока скважинкой жидкости.

Таким образом, в данном устройстве решается поставленная задача, а именно: повышена надежность устройства путем применения автоматического механического управления режимом погружного центробежного насоса, упрощена конструкция устройства.

Источники информации
1. Патент на изобретение РФ 2057907, кл. Е 21 В 43/00, 1996.

2. Свидетельство на полезную модель РФ 0007455, кл. F 04 B 47/06, 1998.

Изобретение относится к оборудованию для добычи жидкости и может быть использовано в приводах погружных электроцентробежных насосов при эксплуатации нефтедобывающих скважин. Управляемая погружная электроцентробежная насосная установка содержит погружной электроцентробежный насос, погружной электродвигатель и управляющее устройство в виде дифференциального механизма. Одно из центральных колес механизма соединено с валом погружного электродвигателя, второе центральное колесо - с погружным электроцентробежным насосом. Водило сателлитов дифференциального механизма соединено через повышающий редуктор с валом гидравлического шестеренчатого насоса. Входной патрубок шестеренчатого насоса соединен с внутренней полостью наполненного маслом корпуса управляющего устройства, а выходной патрубок - с приоткрытым вентилем. К вентилю прикреплены поворотные подпружиненные лопасти, помещенные в поток скважинной жидкости. Изобретение направлено на упрощение конструкции и повышение надежности установки путем обеспечения автоматического механического управления режимом работы электроцентробежного насоса. 1 ил.

Управляемая погружная электроцентробежная насосная установка, содержащая погружной электроцентробежный насос, погружной электродвигатель и управляющее устройство, отличающаяся тем, что управляющее устройство выполнено в виде дифференциального механизма, одно из центральных колес которого соединено с валом погружного электродвигателя, второе центральное колесо - с погружным электроцентробежным насосом, водило сателлитов дифференциального механизма соединено через повышающий редуктор с валом гидравлического шестеренчатого насоса, входной патрубок которого соединен с внутренней полостью наполненного маслом корпуса управляющего устройства, а выходной патрубок - с приоткрытым вентилем, к которому прикреплены поворотные подпружиненные лопасти, помещенные в поток скважинной жидкости.