СКВАЖИННАЯ ГИДРОПРИВОДНАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2004 года по МПК F04B47/04 

Изобретение относится к насосостроению, касается скважинных гидроприводных диафрагменных насосов и может найти применение в различных отраслях народного хозяйства для подъема жидкости из скважины.

Известна насосная установка, содержащая привод, верхний и нижний упругие элементы, выполненные в виде "гармошки", напорные и подъемные трубы, всасывающий и нагнетательный клапаны, причем нижний упругий элемент подпружинен (SU 1705610 А, 15.01.1992).

Недостатки устройства:

- сложность конструкции;

- невозможность создания больших перепадов давления подпружиненным нижним упругим элементом;

- большие технологические трудности в части изготовления упругих элементов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой является насосная установка, включающая корпус с установленной в нем центральной трубой, трубчатую диафрагму, образующие основную рабочую ступень, приводную и насосную камеры, всасывающий и нагнетательный клапаны, подъемные трубы и трубопровод, связывающие гидравлически основную рабочую ступень с гидропульсатором, установленным на поверхности (SU 1038569 А, 30.08.1983 - прототип).

Установка содержит два трубопровода, один - напорный, другой - для подачи рабочей жидкости с поверхности к насосу, что значительно усложняет монтаж и демонтаж оборудования в скважине и ведет к увеличению металлоемкости.

Задачей изобретения является создание насосной установки, обладающей упрощенной технологией монтажа и демонтажа и имеющей низкую металлоемкость.

Указанная задача решается предлагаемой скважинной гидропроводной насосной установкой, включающей корпус с установленной в нем центральной трубой, трубчатую диафрагму, образующие основную рабочую ступень, приводную и насосную камеры, всасывающий и нагнетательный клапаны, подъемные трубы и трубопровод, связывающие гидравлически основную рабочую ступень с гидропульсатором, установленным на поверхности.

Новым является то, что насосная и приводная камеры совмещены, центральная труба заглушена снизу, а нижний участок ее является трубчатой диафрагмой основной рабочей ступени; снабжена дополнительной рабочей ступенью, расположенной над основной и представляющей собой цилиндрическую полость ограниченного объема, образованную верхним участком центральной трубы, а по периферии - трубчатой диафрагмой; трубчатые диафрагмы выполнены из металла, тонкостенные; рабочие ступени сообщены между собой через нагнетательный клапан, установленный на их границе, а в верхней части дополнительной рабочей камеры размещен нагнетательно-разделительный клапан; снабжена дросселем и запорным устройством, установленными на автономных отводах трубопровода и соединенных с накопительной емкостью.

Новым также является то, что:

- диаметр трубчатой диафрагмы дополнительной рабочей ступени больше диаметра трубчатой диафрагмы основной рабочей ступени;

- трубчатые диафрагмы изготовлены из легированной стали.

На чертеже изображена схема предлагаемой скважинной гидроприводной насосной установки.

Она состоит из корпуса 1, в нижней части которого установлен всасывающий клапан 2. Внутри корпуса находится заглушенная снизу центральная труба 3, нижняя часть которой является трубчатой диафрагмой 4, изготовленной из тонкостенной легированной стали, образующей вместе с корпусом 1 основную рабочую ступень. Над последней расположена дополнительная рабочая ступень, образованная верхней частью центральной трубы 3, изготовленной из толстостенной трубы, а по периферии - трубчатой диафрагмой 5, изготовленной так же, как и диафрагма, из тонкостенной легированной стали. Рабочие ступени соединены между собой нагнетательным клапаном 6, а в верхней части дополнительной рабочей ступени установлен нагнетательно-разделительный клапан 7. Корпус 1 через подъемные трубы 8 и трубопровод 9 соединен с гидропульсатором 10.

Установка содержит также дроссель 11 и задвижку 12, установленные на автономных отводах трубопровода 9 и соединенные с накопительной емкостью 13. Диаметр трубчатой диафрагмы 5 дополнительной рабочей ступени больше диаметра трубчатой диафрагмы 4 основной рабочей ступени.

Дроссель 11 рассчитан на определенный перепад давления, увязанный с оптимальным объемом раздутия трубчатых диафрагм 4 и 5.

Работает установка следующим образом.

Перед работой установки всю гидросистему через отвод 14 из накопительной емкости 13 заполняют жидкостью при положении поршня 15 гидропульсатора в крайнем правом положении. Затем включают гидропульсатор, который в гидросистеме создает переменное поле давлений. При движении поршня 15 гидропульсатора справа налево происходит подача определенного объема (V₁) жидкости в гидросистему (трубопровод 9 и подъемные трубы 8), из которого одна часть (меньшая) V/1

пройдет через дроссель 11 в накопительную емкость 13, а другая (большая) V//1 - в центральную трубу 3 основной рабочей ступени. Под воздействием давления трубчатая диафрагма 4 раздувается и выталкивает жидкость в объеме V//1 из полости “А” через нагнетательный клапан 6 в полость “Б”, отчего раздувается трубчатая диафрагма 5 дополнительной рабочей ступени. Клапан 7 при этом закрыт, т.к. на него воздействует давление, созданное в гидросистеме гидропульсатором.

При движении поршня 15 слева направо в гидросистеме происходит разряжение (падение давления), клапан 7 открывается и тот объем жидкости (V//1

), на который раздулась диафрагма 5, выталкивается в подъемные трубы 8, диафрагма 4 возвращается в исходное положение, создавая разряжение в полости “А”, под воздействием которого клапан 6 закрывается, а клапан 2 открывается, происходит переток жидкости из полости “В” ствола скважины в полость “А”. При возвращении диафрагмы 4 в исходное положение происходит также выталкивание жидкости в подъемные трубы 8 в объеме, равном V//1. Таким образом, при движении поршня 15 слева направо с гидросистему поступит объем жидкости, равный двум объемам V//1, который больше, чем объем V₁ на величину ΔV (ΔV=2V//1-V₁). Этот объем ΔV и поступит через дроссель 11 в накопительную емкость 13 к моменту, когда поршень 15 займет крайнее правое положение (конец цикла). Далее поршень снова будет двигаться справа налево (следующий цикл) и весь процесс будет происходить так, как был описан выше. По мере накопления жидкость из емкости 13 будет откачиваться.

Система будет работать в нормальном и стабильном режиме, если общий объем, прошедший через дроссель V/1

, будет не более 50% и не менее 30% от объема, подаваемого гидропульсатором в гидросистему за один цикл. Цифры получены расчетным путем.

Благодаря тому, что приводная и насосная камеры в предлагаемой установке совмещены, достигнуто определенное упрощение конструкции, упростился монтаж и демонтаж установки, заметно снижена металлоемкость, что в конечном итоге позволит сэкономить значительные материальные средства.

Установка предназначена для использования в различных отраслях народного хозяйства для подъема жидкости из скважины. Установка включает корпус, внутри которого расположена центральная труба, нижний участок которой представляет из себя металлическую трубчатую диафрагму, которая вместе с корпусом образует основную рабочую ступень. Над рабочей ступенью расположена дополнительная рабочая ступень, образованная центральной трубой, а по периферии - трубчатой диафрагмой. Рабочие диафрагмы тонкостенные и изготовлены из легированной стали. Рабочие ступени соединены между собой нагнетательным клапаном. Корпус через подъемные трубы и трубопровод гидравлически соединен с гидропульсатором. Установка снабжена дросселем, накопительной емкостью и отводом с запорным устройством. Упрощается технология монтажа и демонтажа, имеет низкую металлоемкость. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Скважинная гидроприводная насосная установка, включающая корпус с установленной в нем центральной трубой, трубчатую диафрагму, образующие основную рабочую ступень, приводную и насосную камеры, всасывающий и нагнетательный клапаны, подъемные трубы и трубопровод, связывающие гидравлически основную рабочую ступень с гидропульсатором, установленным на поверхности, отличающаяся тем, что насосная и приводная камеры совмещены, центральная труба заглушена снизу, а нижний участок ее является трубчатой диафрагмой основной рабочей ступени, при этом установка снабжена дополнительной рабочей ступенью, расположенной над основной и представляющей собой цилиндрическую полость ограниченного объема, образованную верхним участком центральной трубы, а по периферии - трубчатой диафрагмой, трубчатые диафрагмы выполнены из металла, тонкостенные, рабочие ступени сообщены между собой через нагнетательный клапан, установленный на их границе, а в верхней части дополнительной рабочей камеры размещен нагнетательно-разделительный клапан, причем установка снабжена дросселем и запорным устройством, установленными на автономных отводах трубопровода и соединенных с накопительной емкостью.2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что диаметр трубчатой диафрагмы дополнительной рабочей ступени больше диаметра трубчатой диафрагмы основной рабочей ступени.3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что трубчатые диафрагмы изготовлены из легированной стали.