ПОДВЕСНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПОГРУЖНАЯ ВИНТОВАЯ НАСОСНАЯ СИСТЕМА Российский патент 2010 года по МПК F04C2/107 F04B47/06 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Данное изобретение относится к электрическому погружному винтовому насосу (ВН), в частности к электропроводной и направляющей жидкость системе для подвесного электрического погружного винтового насоса (ВН).

ПРЕДПОСЫЛКИ К СОЗДАНИЮ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В настоящее время для выкачивания густых жидкостей из скважин широко используются винтовые насосы с наземным приводом. Тем не менее, винтовые насосы с наземным приводом имеют много недостатков. Во-первых, при вращении тонкого приводного вала ВН с наземным приводом внутри трубопровода образуется сильное трение между приводным валом и внутренней поверхностью трубопровода. Сильное трение означает, что ВН может работать только на медленных скоростях, поэтому невозможно эффективно использовать его потенциал. Во-вторых, при высоком содержании песка в выкачиваемой жидкости, при большом угле наклона трубопровода, когда насос низко подвешен или когда трубопровод имеет много изгибов, могут возникать еще большие потери на трение между приводным валом и внутренней поверхностью трубопровода. В этих условиях приводной вал может деформироваться или разрушаться, трубопровод может изнашиваться, а ВН может выйти из строя.

С целью решения вышеописанных проблем был разработан электрический погружной винтовой насос подвесного типа. Механизм привода подвесного электрического погружного ВН имеет продолговатую конструкцию, может погружаться в скважину вдоль трубопровода, а длинный приводной вал заменяется коротким и гибким валом, что позволяет ликвидировать недостатки вышеупомянутого ВН с наземным приводом. Тем не менее, поскольку приводной механизм обычного электрического погружного ВН подвесного типа расположен между трубопроводом и ВН, а расстояние внутри трубопровода ограничено, переход выкачиваемой жидкости через приводной механизм в трубопровод и надежное соединение подводящего провода мотора с источником питания представляют собой проблему.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Таким образом, одной из целей данного изобретения является создание электропроводящей и направляющей жидкость системы для подвесного электрического погружного ВН с целью ликвидации недостатков, связанных с обычными ВН с наземным приводом и подвесными электрическими погружными ВН.

Для реализации вышеописанной цели разработана электропроводящая и направляющая жидкость система для подвесного электрического погружного ВН, состоящая из системы направления жидкости и электропроводящей системы, причем система направления жидкости состоит из верхнего соединителя с центральной частью, предохранителя, имеющего периферийную внешнюю поверхность, направляющего жидкость рукава с внутренней периферийной поверхностью, муфты сцепления валов, первой кольцевой полости, второй кольцевой полости, третьей кольцевой полости, четвертой кольцевой полости и отверстия выпуска жидкости; муфта сцепления валов состоит из корпуса подшипника с внешней периферийной поверхностью, внешнего рукава, имеющего внутреннюю периферийную поверхность, и гибкого вала с внешней периферийной поверхностью; первая кольцевая полость образуется между внешней периферийной поверхностью корпуса подшипника муфты вала и внутренней периферийной поверхностью внешнего рукава муфты сцепления валов; вторая кольцевая полость образуется между внутренней периферийной поверхностью внешнего рукава муфты сцепления валов и внешней периферийной поверхностью гибкого вала; третья кольцевая полость образуется между внутренней периферийной поверхностью направляющего жидкость рукава и внешней периферийной поверхностью приводного механизма; четвертая кольцевая полость образуется между внешней периферийной поверхностью предохранителя и внутренней периферийной поверхностью направляющего жидкость рукава; отверстие выхода жидкости образуется на основной части верхнего соединителя, а первая кольцевая полость, вторая кольцевая полость, третья кольцевая полость, четвертая кольцевая полость и отверстие выхода жидкости должным образом соединены с трубопроводом для выкачивания жидкости скважин; электропроводящая система состоит из подводящего провода мотора, центрального отверстия предохранителя, пятой кольцевой полости и выходного отверстия для провода; центральное отверстие предохранителя образуется в центральной части предохранителя; пятая кольцевая полость образуется над центральной частью предохранителя и пятая кольцевая полость образуется над центральной частью предохранителя; выходное отверстие для провода расположено в центральной части верхнего соединителя; центральное отверстие предохранителя и пятая кольцевая полость должным образом соединены с выходным отверстием для провода; один конец подводящего провода мотора выходит из внутренней полости мотора, второй конец подводящего провода мотора входит в пятую кольцевую полость путем прохождения через центральное отверстие предохранителя и там скручивается в несколько витков, а затем выходит через отверстие вывода провода в центральной части верхнего соединителя.

В одной из разновидностей данного варианта осуществления изобретения или в другом варианте осуществления изобретения верхний соединитель расположен на верхней части подвесного электрического погружного ВН; отверстие выхода жидкости и выходное отверстие для провода являются сквозными вертикальными отверстиями, разделены одно от другого и расположены в центральной части верхнего соединителя; верхний конец отверстия выхода жидкости соединен с нижним концом трубопровода откачки жидкости из скважины; нижний конец отверстия выхода жидкости соединен с четвертой кольцевой полостью; верхний конец выходного отверстия провода соединен с кабельной муфтой; нижний конец отверстия для провода соединен с пятой кольцевой полостью над предохранителем; а нижний конец верхнего соединителя соединяется с направляющим жидкость рукавом и верхним концом корпуса предохранителя.

В одной из разновидностей данного варианта осуществления изобретения или в другом варианте центральная часть предохранителя образуется так, что центральное отверстие герметично отделено от внутренней полости предохранителя; верхняя часть центрального отверстия образуется с пятой кольцевой полостью; нижняя часть центрального отверстия соединяется с верхней частью внутренней полости мотора приводного механизма; четвертая кольцевая полость образуется между внешней периферийной поверхностью предохранителя и внутренней стенкой направляющего жидкость рукава (4); а нижняя часть корпуса предохранителя соединена с верхним концом корпуса приводного механизма.

В иной разновидности данного варианта осуществления изобретения или в другом варианте осуществления изобретения приводной механизм расположен внутри направляющего жидкость рукава; верхний конец корпуса приводного механизма соединен с нижним концом корпуса предохранителя; а третья кольцевая полость образуется между внутренней стенкой направляющего жидкость рукава и внешней периферийной поверхностью приводного механизма.

В еще одной разновидности данного варианта осуществления изобретения или в другом варианте осуществления изобретения направляющий жидкость рукав имеет форму цилиндра; верхний конец направляющего жидкость рукава соединен с нижним концом верхнего соединителя; а направляющий жидкость рукав герметически отделяет четвертую и третью кольцевые полости от внешней среды.

В еще одной разновидности данного варианта осуществления изобретения или в другом варианте осуществления изобретения верхний конец внешнего рукава соединен с нижним концом направляющего жидкость рукава; нижняя часть внешнего рукава соединена с верхней частью корпуса ВН; вторая кольцевая полость образуется между внутренней периферийной поверхностью внешнего рукава и внешней периферийной поверхностью гибкого вала; внешний рукав служит для герметичного отделения второй кольцевой полости от внешней среды; верхний конец гибкого вала соединен с выходным валом приводного механизма; нижний конец гибкого вала соединяется с верхним концом ротора ВН; а первая кольцевая полость образуется между внешней периферийной поверхностью корпуса подшипника и внутренней периферийной поверхностью внешнего рукава.

В еще одной разновидности данного варианта осуществления изобретения или в другом варианте осуществления изобретения корпус подшипника на нижней шейке гибкого вала и внешний рукав по отношению к положению корпуса подшипника образуют подшипник скольжения; а различие между внешним диаметром корпуса подшипника и внутренним диаметром внешнего рукава по отношению к положению корпуса подшипника пропорционально эксцентричности Е в ВН.

В еще одной разновидности данного варианта осуществления изобретения или в другом варианте осуществления изобретения любое или все из указанных соединений между элементами являются прямыми.

В результате изобретение имеет преимущества простой конструкции и низкой стоимости производства, а также легкости сборки и обслуживания. Кроме того, изобретение делает возможным эксплуатацию подвесного электрического погружного ВН при высоком содержании песка в жидкости, при крутом спуске скважины, при низком подвешенном состоянии насоса, при наличии в трубопроводе многих точек перегиба и т.д.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Изобретение, описываемое в данном документе, дается с ссылкой на сопроводительные чертежи, в которых:

На Фиг.1 показан продольный вид в поперечном сечении подвесного электрического погружного ВН с электропроводящей системой и системой направления жидкости, соответствующими одному из вариантов осуществления данного изобретения;

На Фиг.2 показан продольный вид в поперечном сечении верхнего соединителя и предохранителя подвесного электрического погружного ВН с электропроводящей системой и системой направления жидкости, соответствующими одному из вариантов осуществления данного изобретения; и

На Фиг.3 показан продольный вид в поперечном сечении муфты соединения валов подвесного электрического погружного ВН с электропроводящей системой и системой направления жидкости, соответствующими одному из вариантов осуществления данного изобретения.

Кодовые номера различных деталей, показанных в чертежах, перечислены ниже. Трубопровод для жидкости скважины соответствует номеру 1; кабельная муфта - 2, внешний соединитель - 3; выходное отверстие для жидкости - 3а; выходное отверстие для провода - 3b; направляющий жидкость рукав - 4; четвертая кольцевая полость - 5; предохранитель - 6; пятая кольцевая полость - 6а; внутренняя полость предохранителя - 6b; центральное отверстие - 6с; делительное устройство - 7; внутренняя полость мотора - 7а; подводящий провод мотора - 7b; третья кольцевая полость - 8; муфта для сцепления валов - 9; внешний рукав - 9а; гибкий вал - 9b; вторая кольцевая полость - 9с; корпус подшипника - 9d; первая кольцевая полость - 9е; и ВН - 10.

ПРИМЕРЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В дальнейшем электропроводящая и направляющая жидкость система для подвесного электрического погружного ВН данного изобретения будет описана со ссылкой на соответствующие чертежи.

Как показано на Фиг.1-3, электропроводящая и направляющая жидкость система для подвесного электрического погружного ВН данного изобретения состоит из системы направления жидкости и электропроводящей системы. Система направления жидкости состоит из верхнего соединителя 3, предохранителя 6, направляющего жидкость рукава 4, приводного механизма 7, муфты соединения валов 9, первой кольцевой полости 9е, второй кольцевой полости 9с, третьей кольцевой полости 8, четвертой кольцевой полости 5 и отверстия выхода жидкости 3а. Электропроводящая система состоит из подводящего провода мотора 7b, центрального отверстия 6с предохранителя 6, пятой кольцевой полости 6а и выходного отверстия для провода 3b.

Верхний соединитель 3 расположен в верхней части подвесного электрического погружного ВН. Отверстие выхода жидкости 3а и выходное отверстие для провода 3b расположены в центральной части верхнего соединителя 3. Отверстие выхода жидкости 3а и выходное отверстие для провода 3b являются сквозными вертикальными отверстиями, отделенными друг от друга. Верхний конец отверстия выхода жидкости 3а соединен с нижним концом трубопровода выкачки жидкости из скважины 1. Нижний конец отверстия выхода жидкости 3а соединен с четвертой кольцевой полостью 5, расположенной между внутренней стенкой направляющего жидкость рукава 4 и внешней периферийной поверхностью предохранителя 6. Верхний конец выходного отверстия для провода 3b соединен с кабельной муфтой 2. Нижний конец выходного отверстия для провода 3b соединен с пятой кольцевой полостью 6а над предохранителем. Нижний конец верхнего соединителя 3 плотно соединен с направляющим жидкость рукавом 4 и верхним концом корпуса предохранителя 6.

В центральной части предохранителя 6 сквозное отверстие 6с герметически отделено от внутренней полости предохранителя. Верхний конец сквозного отверстия 6с образуется с помощью пятой кольцевой полости 6а. Нижний конец сквозного отверстия 6с соединен с верхним концом внутренней полости 7а приводного механизма 7 мотора. Четвертая кольцевая полость 5 образуется между внешней периферийной поверхностью предохранителя 6 и внутренней стенкой направляющего жидкость рукава 4; нижняя часть корпуса предохранителя 6 плотно соединена с верхней частью корпуса приводного механизма 7.

Приводной механизм 7 расположен внутри направляющего жидкость рукава 4. Верхняя часть корпуса приводного механизма плотно соединена с нижней частью корпуса предохранителя 6. Третья кольцевая полость 8 образуется между внутренней стенкой направляющего жидкость рукава 4 и внешней периферийной поверхностью приводного механизма 7.

Направляющий жидкость рукав 4 имеет форму цилиндра. Верхний конец направляющего жидкость рукава 4 плотно соединен с нижним концом верхнего соединителя 3. Направляющий жидкость рукав 4 служит для герметичного отделения четвертой кольцевой полости 5 и третей кольцевой полости 8 от внешней среды.

Муфта сцепления валов 9 включает в себя внешний рукав 9а, гибкий вал 9b и корпус подшипника 9d. Верхний конец внешнего рукава 9а плотно соединен с нижним концом направляющего жидкость рукава 4. Нижний конец внешнего рукава 9а плотно соединен с верхней частью корпуса ВН 10. Вторая кольцевая полость 9с образуется между внутренней периферийной поверхностью внешнего рукава 9а и внешней периферийной поверхностью гибкого вала 9b. Внешний рукав 9а служит для герметичной изоляции второй кольцевой полости 9с от внешней среды. Верхний конец гибкого вала 9b соединен с выходным валом приводного механизм 7. Нижний конец гибкого вала 9b соединен с верхним концом поворотного устройства ВН 10. Корпус подшипника 9d на нижней шейке гибкого вала 9b и внешнем рукаве 9а по отношению к положению корпуса подшипника 9d образует подшипник скольжения; а разница между внешним диаметром корпуса подшипника 9d и внутренним диаметром внешнего рукава 9а по отношению к положению корпуса подшипника 9d пропорционально эксцентричности Е винтового насоса 10. Первая кольцевая полость 9е образуется между внешней периферийной поверхностью корпуса подшипника 9d и внутренней периферийной поверхностью внешнего рукава 9а.

Ниже коротко описано соединение электропроводящей системы для подвесного электрического погружного ВН данного изобретения. Как показано на Фиг.1-3, центральное отверстие 6с предохранителя 6 и пятая кольцевая полость 6а соединены с выходным отверстием для провода 3b. Один конец подводящего провода 7b мотора выводится из внутренней полости 7а мотора. Второй конец подводящего провода 7b входит в пятую кольцевую полость 6а путем прохождения через центральное отверстие 6с предохранителя 6, там скручивается в несколько витков, а затем проводится через выходное отверстие для провода 3b в центральной части верхнего соединителя для соединения с кабельной муфтой 2.

Ниже описан процесс работы электропроводящей и направляющей жидкость системы для подвесного электрического погружного ВН данного изобретения. После подключения питания к приводному механизму 7 через подводящий провод 7b мотора с помощью кабельной муфты 2 жидкость из скважины поднимается и проходит через первую кольцевую полость 9е, вторую кольцевую полость 9с, третью кольцевую полость 8, четвертую кольцевую полость 5 и отверстие выхода жидкости 3а в верхнем соединителе 3 системы направления жидкости и попадает в трубопровод выкачки жидкости.

Данное изобретение не ограничивается определенными вариантами его осуществления, изложенными в данном тексте; под действие прилагаемых пунктов патентной формулы подпадают его модификации для различных целей его применения, а также другие варианты его осуществления. Несмотря на то, что данное изобретение было описано в конкретных примерах, его истинный масштаб не ограничивается ими, поскольку при изучении чертежей, спецификаций и нижеследующих пунктов патентной информации опытный специалист данной области может выявить и другие его модификации.

Изобретение относится к электрическому погружному винтовому насосу (ВН), в частности к электропроводной и направляющей жидкость системе для подвесного электрического погружного ВН. Электропроводящая и направляющая жидкость система для подвесного электрического погружного ВН данного изобретения состоит из направляющей жидкость системы и электропроводящей системы. Система направления жидкости состоит из верхнего соединителя, предохранителя, направляющего жидкость рукава, приводного механизма, муфты соединения валов, первой кольцевой полости, второй кольцевой полости, третьей кольцевой полости, четвертой кольцевой полости и отверстия выхода жидкости. Первая кольцевая полость, вторая кольцевая полость, третья кольцевая полость, четвертая кольцевая полость и отверстие выхода жидкости в должном порядке соединены с трубопроводом выкачивания жидкости скважин. Электропроводящая система состоит из подводящего провода мотора, центрального отверстия предохранителя, пятой кольцевой полости и выходного отверстия для провода. Преимуществами электропроводящей и направляющей жидкость системы являются простая конструкция, низкая стоимость производства, простота в сборке и недорогое обслуживание. 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Электропроводящая и направляющая жидкость система для подвесного электрического погружного винтового насоса (ВН), состоящая из направляющей жидкость системы и электропроводящей системы, отличающаяся тем, что указанная система направления жидкости состоит из верхнего соединителя (3), имеющего центральную часть, предохранителя (6), имеющего внешнюю периферийную поверхность, направляющего жидкость рукава (4), имеющего внутреннюю периферийную поверхность, приводного механизма (7), имеющего внешнюю периферийную поверхность, муфты соединения валов (9), первой кольцевой полости (9е), второй кольцевой полости (9с), третьей кольцевой полости (8), четвертой кольцевой полости (5) и отверстия выхода жидкости (3а); указанная муфта соединения валов (9) состоит из корпуса подшипника (9d) с внешней периферийной поверхностью, внешнего рукава (9а) с внутренней периферийной поверхностью и гибкого вала (9b) с внешней периферийной поверхностью; указанная первая кольцевая полость (9е) образуется между внешней периферийной поверхностью корпуса подшипника (9d) муфты соединения валов (9) и внутренней периферийной поверхностью внешнего рукава (9а) муфты соединения валов (9); указанная вторая кольцевая полость (9с) образуется между внутренней периферийной поверхностью внешнего рукава (9а) муфты соединения валов (9) и внешней периферийной поверхностью гибкого вала (9b); указанная третья кольцевая полость (8) образуется между внутренней периферийной поверхностью направляющего жидкость рукава (4) и внешней периферийной поверхностью приводного механизма (7); указанная четвертая кольцевая полость (5) образуется между внешней периферийной поверхностью предохранителя (6) и внутренней периферийной поверхностью направляющего жидкость рукава (4); указанное отверстие выхода жидкости (3а) находится в центральной части верхнего соединителя (3); указанная первая кольцевая полость (9е), указанная вторая кольцевая полость (9с), указанная третья кольцевая полость (8), указанная четвертая кольцевая полость (5) и указанное отверстие выхода жидкости (3а) в должном порядке соединены с трубопроводом для выкачивания жидкости скважин; указанная электропроводящая система включает в себя подводящий провод мотора (7b), центральное отверстие (6с) предохранителя (6), пятую кольцевую полость (6а) и выходное отверстие для провода (3b); указанное центральное отверстие (6с) указанного предохранителя (6) находится в центральной части предохранителя (6): указанная пятая кольцевая полость (6а) образуется над центральной частью предохранителя (6); указанное выходное отверстие для провода находится в центральной части верхнего соединителя (3); указанное центральное отверстие (6с) предохранителя (6) и пятая кольцевая полость (6а) в должном порядке соединены с выходным отверстием для провода (3b); и один конец указанного подводящего провода (7b) мотора выводится из внутренней полости (7а) мотора, а второй конец указанного подводящего провода (7b) мотора входит в пятую кольцевую полость (6а), проходя через центральное отверстие (6с) предохранителя (6) и там скручивается в несколько витков, а затем выводится через выходное отверстие для провода (3b) в центральной части верхнего соединителя (3).

2. Система по п.1 отличающаяся тем, что верхний соединитель (3) находится на верхней части подвесного электрического погружного ВН; указанное отверстие выхода жидкости (3а) и указанное выходное отверстие для провода (3b) являются сквозными вертикальными отверстиями, разделены одна от другой и расположены в центральной части верхнего соединителя; верхняя часть указанного отверстия выхода жидкости (3а) соединяется с нижним концом трубопровода для выкачивания жидкости скважин (1); нижняя часть указанного отверстия (3а) соединена с четвертой кольцевой полостью (5); верхняя часть указанного выходного отверстия для провода (3b) соединяется с кабельной муфтой (2); нижний конец указанного отверстия (3b) плотно соединяется с указанной пятой кольцевой полостью (6а) над предохранителем (6); а нижняя часть указанного верхнего соединителя (3) соединяется с направляющим жидкость рукавом (4) и верхней частью корпуса указанного предохранителя (6).

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что указанная центральная часть указанного предохранителя (6) имеет центральное отверстие (6с), герметично отделенное от внутренней полости указанного предохранителя (6); верхняя часть указанного центрального отверстия (6с) соединена с верхней частью указанной внутренней полости мотора (7а) указанного приводного механизма (7); указанная четвертая кольцевая полость (5) образуется между указанной внешней периферийной поверхностью указанного предохранителя (6) и внутренней стенкой указанного рукава (4), направляющего жидкость; а нижняя часть корпуса указанного предохранителя (6) плотно соединяется с верхней частью корпуса указанного приводного механизма (7).

4. Система по п.1, отличающаяся тем, что указанный приводной механизм (7) устанавливается внутри указанного рукава (4), направляющего жидкость; верхняя часть корпуса указанного приводного механизма соединяется с нижней частью корпуса указанного предохранителя (6); а указанная третья кольцевая полость (8) формируется между внутренней стенкой указанного направляющего жидкость рукава (4) и указанной внешней периферийной поверхности указанного приводного механизма (7).

5. Система по п.1, отличающаяся тем, что указанный направляющий жидкость рукав (4) имеет форму цилиндра; верхняя часть указанного направляющего жидкость рукава плотно соединяется с нижней частью верхнего соединителя (3); а указанный направляющий жидкость рукав (4) герметично отделяет указанную четвертую кольцевую полость (5) и указанную третью кольцевую полость (8) от внешней среды.

6. Система по п.1, отличающаяся тем, что верхний конец указанного внешнего рукава (9а) плотно соединен с нижним концом указанного направляющего жидкость рукава (4); нижняя часть внешнего рукава (9а) плотно соединена с верхней частью корпуса ВН (10); вторая кольцевая полость (9с) образуется между указанной внутренней периферийной поверхностью внешнего рукава (9а) и указанной внешней периферийной поверхностью гибкого вала (9b); указанный внешний рукав (9а) служит для герметичного отделения указанной второй кольцевой полости (9с) от внешней среды; верхний конец указанного гибкого вала (9b) соединен с выходным валом указанного приводного механизма (7); нижний конец указанного гибкого вала (9b) соединяется с верхним концом ротора ВН (10); а указанная первая кольцевая полость (9е) образуется между указанной внешней периферийной поверхностью корпуса подшипника (9d) и указанной внутренней периферийной поверхностью внешнего рукава (9а).

7. Система по п.1, отличающаяся тем, что корпус подшипника (9d) на нижней шейке гибкого вала (9b) и внешний рукав (9а) по отношению к положению корпуса подшипника (9d) образуют подшипник скольжения; а различие между внешним диаметром корпуса подшипника (9d) и внутренним диаметром внешнего рукава (9а) по отношению к положению корпуса подшипника (9d) пропорционально эксцентричности Е винтового насоса (10).