УСТАНОВКА ПОГРУЖНАЯ ЭЛЕКТРОГИДРОПРИВОДНАЯ Российский патент 2003 года по МПК F04B47/08 

Изобретение относится к насосостроению и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности при эксплуатации малодебитных скважин с осложненными характеристиками нефтяного пласта.

Известен скважинный электрогидроприводной насосный агрегат, который содержит кинематически связанные друг с другом погружной электродвигатель и приводной насос, а также гидродвигатель и рабочий насос, выполненные каждый в виде цилиндра и плунжера со штоком. Полости цилиндра гидродвигателя связаны через гидрораспределитель со входом и выходом приводного насоса. Компенсатор объема размещен над приводным насосом и соединен с его входом. Валы электродвигателя и приводного насоса сочленены через вал протектора гидрозащиты (Патент РФ 2116512, 27.07.98).

При эксплуатации данного насосного агрегата процессы теплового расширения рабочей жидкости могут привести к выходу из строя диафрагмы компенсатора объема рабочей жидкости гидропривода, так как разность объемов штоковой и поршневой полостей гидроцилиндра приводит к частому срабатыванию компенсатора объема, уменьшая срок службы данного узла. Также при запуске и останове агрегата вследствие возможного нарушения чередования фаз возникает момент обратного вращения вала электродвигателя, что может привести к выходу из строя диафрагм компенсатора гидропривода и протектора электродвигателя.

Эти и другие конструктивные недостатки данного электрогидроприводного агрегата делают его неработоспособным в условиях эксплуатации в вертикальных и наклонно направленных скважинах.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности работы установки и сроков ее эксплуатации путем дефорсирования приводного насоса гидропривода и уплотнительных элементов силового гидроцилиндра гидродвигателя, а также введением элементов защиты установки от тепловых расширений рабочей жидкости и обратного вращения вала электродвигателя.

Данная задача решается тем, что установка погружная электрогидроприводная содержит погружной электродвигатель с гидрозащитой, кинематически связанный с приводным насосом, рабочий насос, приводимый в действие гидродвигателем, содержащим механизм возвратно-поступательного перемещения плунжера рабочего насоса, гидрораспределитель, соединенный трубопроводом с блоком управления приводного насоса и компенсатор гидропривода. Согласно изобретению установка дополнительно содержит устройство защиты гидропривода от обратного вращения вала электродвигателя, выполненное в виде введенного в систему блока управления приводного насоса защитного клапана, компенсатор гидропривода размещен в верхней части установки над рабочим насосом и снабжен спускным клапаном, а механизм возвратно-поступательного перемещения плунжера рабочего насоса содержит силовой и возвратный гидроцилиндры, выполненные с возможностью переключения позиций гидрораспределителя в конце хода штока гидродвигателя. При этом механизм соединения штоков силового и возвратного гидроцилиндров выполнен в виде шарниров.

На чертеже изображена установка погружная электрогидроприводная, продольный разрез.

Установка погружная электрогидроприводная содержит погружной электродвигатель 1 с гидрозащитой 2 (протектором и компенсатором), гидропривод, включающий в себя приводной насос 3 с блоком управления 4, который соединен с гидрораспределителем 5 подводящими магистралями сливной 6 и нагнетательной 7, компенсатор 8 рабочей жидкости гидропривода и рабочий насос 9. Силовой гидроцилиндр 10, выполняющий функцию гидродвигателя, содержит шток 11, жестко сочлененный с плунжером 12 рабочего насоса 9. Обратный ход силового гидроцилиндра 10 осуществляет возвратный гидроцилиндр 13, шток 29 которого соединен срединным штоком 14 с силовым гидроцилиндром 10 через гидрораспределитель 5. Шарниры 24, соединяющие шток 11, 29 и 14, служат для компенсации несоосности и снятия напряжения изгиба при эксплуатации установки в искривленных, наклонно-направленных скважинах.

Гидрораспределитель 5 расположен между силовым гидроцилиндром 10 и возвратным гидроцилиндром 13, подвод и слив рабочей жидкости, к которым осуществляется по внутренним каналам гидрораспределителя 5. Блок управления 4 содержит предохранительный клапан 16, систему фильтрации 17 рабочей жидкости с байпасом 15 и обратный клапан 18, предназначенный для защиты от порыва диафрагмы бака компенсатора 8 при возможном обратном вращении вала электродвигателя 1. Обратный клапан 18 открывается при обратном вращении электродвигателя 1, соединяя полости слива 25 и нагнетания 26 приводного насоса 3, чем исключается подача рабочей жидкости в гидропривод.

Нагнетательная и сливная магистрали 7, 6, связывающие блок управления 4 с гидрораспределителем 5, выполняют функцию теплообменника, так как омываются добываемой жидкостью. Над рабочим насосом 9 размещен компенсатор 8 гидропривода, гидравлически связанный со сливной магистралью 6 трубкой 19. Для защиты гидросистемы от тепловых расширений рабочей жидкости и удаления воздуха при заправке компенсатор 8 дополнительно оснащен спускным клапаном 27.

Установка работает следующим образом.

При включении электродвигателя 1 начинает работать кинематически связанный с ним приводной насос 3, нагнетая рабочую жидкость гидропривода (масло) через систему фильтрации 17 блока управления 4, нагнетательную магистраль 7 и гидрораспределитель 5 к силовому цилиндру 10 и сообщая ему возвратно-поступательное движение в зависимости от позиций гидрораспределителя 5. При подаче рабочей жидкости в поршневую полость 20 силового гидроцилиндра 10 происходит движение плунжера 12 вверх. При этом масло из штоковой полости 21 силового гидроцилиндра 10 и из полости 22 возвратного гидроцилиндра 13 через магистраль 6 и блок управления 4 поступает во всасывающий канал 25 приводного насоса 3. При достижении силовым гидроцилиндром 10 крайнего положения поршня 23 возвратный гидроцилиндр 13 происходит переключение позиции гидрораспределителя 5, обеспечивая подвод масла в полость 22 возвратного гидроцилиндра 13. Далее слив масла из поршневой полости 20 гидроцилиндра 10 осуществляется через гидрораспределитель 5 и сливную магистраль 6. Движение силового гидроцилиндра 10 вниз обуславливает рабочий ход плунжера 12 рабочего насоса 9, обеспечивая нагнетание добываемой жидкости из верхней полости рабочего насоса 9 через компенсатор 8 в насосно-компрессорные трубы, а движение силового гидроцилиндра 10 вниз обеспечивает всасывание добываемой жидкости рабочим насосом 9 через фильтр 28.

Установка предназначена для использования в нефтедобывающей промышленности при эксплуатации малодебитных скважин с осложненными характеристиками нефтяного пласта. Установка содержит погружной электродвигатель с гидрозащитой, кинематически связанный с приводным насосом. Рабочий насос приводится в действие гидродвигателем. Механизм возвратно-поступательного перемещения плунжера рабочего насоса содержит соединенные штоками силовой и возвратный гидроцилиндры, выполненные с возможностью переключения позиций гидрораспределителя в конце хода штока гидродвигателя. Механизм соединения штоков гидроцилиндров выполнен в виде шарниров. Компенсатор гидропривода, гидравлически связанный со сливной магистралью гидропривода, размещен в верхней части установки над рабочим насосом и снабжен спускным клапаном. Блок управления приводного насоса дополнительно содержит устройство защиты от обратного вращения вала электродвигателя, выполненное в виде обратного клапана. Повышается надежность установки путем дефорсирования приводного насоса гидропривода и уплотнительных элементов силового гидроцилиндра гидродвигателя, а также зашиты установки от тепловых расширений рабочей жидкости и обратного вращения вала электродвигателя. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Установка погружная электрогидроприводная, содержащая погружной электродвигатель с гидрозащитой, кинематически связанный с приводным насосом, рабочий насос, приводимый в действие гидродвигателем, содержащим механизм возвратно-поступательного перемещения плунжера рабочего насоса, гидрораспределитель, соединенный трубопроводом с блоком управления приводного насоса, и компенсатор гидропривода, отличающаяся тем, что механизм возвратно-поступательного перемещения плунжера рабочего насоса содержит соединенные штоками силовой и возвратный гидроцилиндры, выполненные с возможностью переключения позиций гидрораспределителя в конце хода штока гидродвигателя, блок управления приводного насоса дополнительно содержит устройство защиты гидропривода от обратного вращения вала электродвигателя, а компенсатор гидропривода размещен в верхней части установки над рабочим насосом. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что компенсатор гидропривода снабжен спускным клапаном. 3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что механизм соединения штоков гидроцилиндров выполнен в виде шарниров.