ГИДРОПРИВОДНАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2013 года по МПК F04B47/08 

Изобретение относится к гидроприводным насосным установкам и может использоваться для добычи нефти, воды и других жидкостей из скважин.

Известны гидроприводные насосные установки по патентам: RU 2166668 С1, МПК⁷ F04B 47/08; RU 2173404 С1, МПК⁷ F04B 47/08; RU 2210003 С1, МПК⁷ F04B 47/08; RU 2235907 С1, МПК⁷ F04B 47/06; RU 2255245 С2, МПК⁷ F04B 47/08; RU 2296884 С2, МПК⁷ F04B 47/06.

Основной недостаток этих насосных установок заключается в том, что они содержат систему наружных трубопроводов, увеличивающих диаметральный габарит. Это ограничивает эксплуатационный диапазон насосных установок, так как не позволяет использовать их в узких скважинах.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является скважинный электроприводной насосный агрегат по патенту RU 2116512 C1, МПК⁶ F04B 47/08 от 27.07.1998 г., содержащий кинематически связанные друг с другом погружной электродвигатель и приводной насос, а также рабочий насос со всасывающим и нагнетательным клапанами.

Основной недостаток этой установки, заключается также в применении системы наружных трубопроводов, увеличивающих диаметральный габарит. Дополнительным недостатком является то, что уплотнения плунжеров и штока не обеспечивают надежную герметичность и не устраняют попадание скважинной жидкости в гидросистему. Кроме этого система плунжеров, соединенных штоком из-за своей длины приводит к заклиниванию при работе в искривленных скважинах. Все это снижает надежность насосной установки.

Таким образом, указанные недостатки ограничивают эксплуатационный диапазон и снижают надежность насосной установки.

Задачей изобретения является получение технического результата, выражающегося в расширении эксплуатационного диапазона, упрощении конструкции и повышении надежности насосной установки.

Указанная задача в гидроприводной насосной установке, содержащей основной насос, вспомогательный насос, гидрораспределитель, электропривод и компенсатор рабочей жидкости, решается тем, что основной насос выполнен в виде бесштокового гидроцилиндра со сдвоенным поршнем, заполненным уплотнителем и содержащим упругий элемент для сжатия уплотнителя, а перемещение поршня при всасывании осуществляется скважинной жидкостью, причем компенсатор рабочей жидкости выполнен также в виде бесштокового гидроцилиндра со сдвоенным поршнем, заполненным уплотнителем и содержащим упругий элемент для сжатия уплотнителя.

Проведенный научно-технический анализ предложения и уровня техники свидетельствует о том, что предлагаемое техническое решение для специалиста не следует явным образом из уровня техники, при этом признаки изложенной совокупности взаимосвязаны, находятся в причинно-следственной связи с ожидаемым результатом и являются необходимыми и достаточными для его получения.

Изобретение поясняется чертежами, где:

на фиг.1 изображена насосная установка в разрезе;

на фиг.2 изображен фрагмент насосной установки в разрезе, включающий основной насос в процессе всасывания скважинной жидкости;

на фиг.3 изображен фрагмент насосной установки в разрезе, включающий компенсатор рабочей жидкости в процессе всасывания скважинной жидкости основным насосом;

на фиг.4 изображен фрагмент насосной установки в разрезе, включающий основной насос в процессе вытеснения скважинной жидкости;

на фиг.5 изображен фрагмент насосной установки в разрезе, включающий компенсатор рабочей жидкости в процессе вытеснения скважинной жидкости основным насосом.

Насосная установка, представленная на фиг.1, включает основной насос 1 для подачи скважинной жидкости в насосно-компрессорную трубу (не показано), вспомогательный насос 2 с гидрораспределителем 3, встроенные в бак 4 и электродвигатель 5 с компенсатором 6 рабочей жидкости 7.

Основной насос 1 выполнен в виде бесштокового гидроцилиндра 8 (см. фиг.2) со сдвоенным поршнем 9, заполненным уплотнителем 10 и содержащим упругий элемент 11 для сжатия уплотнителя 10. В качестве уплотнителя 10 может служить консистентная смазка, например «Литол 24», а в качестве упругого элемента 11 может служить обычная пружина растяжения. Для сочленения с баком 4 основной насос снабжен основанием 12 с каналом для подачи рабочей жидкости 7 в основной насос через патрубок 13 от гидрораспределителя 3 (см. фиг.1). Для крепления к насосно-компрессорным трубам (не показано) основной насос снабжен головкой 14 (см. фиг.2).

Впускные клапаны 15 обеспечивают подачу скважинной жидкости 16 из скважины в основной насос. Выпускной клапан 17 обеспечивает подачу скважинной жидкости 16 в насосно-компрессорную трубу (не показано).

Компенсатор 6 (см. фиг.3) и бак 4 заполнены рабочей жидкостью 7, например, гидравлическим маслом и сообщены между собой посредством полых валов вспомогательного насоса 2 и электродвигателя 5 (см. фиг.1). Компенсатор 6 (см. фиг.3), также как и основной насос, выполнен в виде бесштокового гидроцилиндра 18 (см. фиг.2) со сдвоенным поршнем 19, заполненным уплотнителем 20, и содержащим упругий элемент 21 для сжатия уплотнителя 20. Компенсатор 6 снабжен полым основанием 22, предохраняющим сдвоенный поршень 19 от выпадения и обеспечивающим доступ скважинной жидкости 16 в компенсатор.

Работает установка следующим образом: при опускании насосной установки (см. фиг.1) в скважину впускные клапаны 15 (см. фиг.2), располагаемые под уровнем скважинной жидкости на глубине, равной не менее 10 м, открываются под действием давления скважинной жидкости 16, и скважинная жидкость 16 поступает в основной насос, перемещая сдвоенный поршень 9 в крайнее положение (Например, при диаметре поршня, равном 80 мм и давлении скважинной жидкости, равном 10 м водяного столба усилие перемещения поршня составляет примерно 50 кГс). При этом рабочая жидкость 7, откачиваемая вспомогательным насосом 2, через канал в основании 12, патрубок 13 и гидрораспределитель 3 поступает в бак 4 и соответственно в компенсатор 6 (см. фиг.3), перемещая сдвоенный поршень 19 до упора в основание 22. Так как в момент упора поршня 19 в основание 22 рабочая жидкость 7 откачивается не полностью из основного насоса, то давление рабочей жидкости 7 в баке 4 и компенсаторе 6 повышается до давления переключения золотника гидрораспределителя 2. При этом направление потока рабочей жидкости 7 меняется на противоположное (см. фиг.4) и вспомогательный насос 2 нагнетает рабочую жидкость 7 в основной насос, откачивая ее из бака 4 и соответственно из компенсатора 6. Поршень 19 (см. фиг.5) компенсатора 6 под действием скважинной жидкости перемещается в крайнее положение, не полностью вытесняя рабочую жидкость.

Впускные клапаны 15 (см. фиг.4) закрываются, и поршень 9 вытесняет скважинную жидкость 16 через выпускной клапан 17 в насосно-компрессорную трубу (не показано). В момент упора поршня 9 в головку 14 давление рабочей жидкости 7 достигает величины, соответствующей давлению переключения золотника гидрораспределителя 2, и поток рабочей жидкости 7 меняется на противоположный. Цикл повторяется.

В процессе работы насосной установки давление уплотнителя внутри сдвоенного поршня всегда выше, чем давление рабочей и скважинной жидкости на величину усилия пружины. Поэтому ни скважинная, ни рабочая жидкость не имеют возможности перетечь через сдвоенный поршень. Этим исключается попадание скважинной жидкости в гидросистему.

Так как части сдвоенного поршня не жестко связаны друг с другом, то они свободно адаптируются к искривлению гидроцилиндров. Что позволяет применять насос в скважинах повышенной кривизны.

Отсутствие наружных трубопроводов позволяет применять насосную установку в узких скважинах.

Таким образом, изобретение позволяет получить технический результат, выражающийся в расширении эксплуатационного диапазона, упрощении конструкции и повышении надежности насосной установки.

Изобретение относится к области насосостроения и может быть использовано для добычи нефти, воды и других жидкостей из скважин. Основной насос 1 выполнен в виде бесштокового гидроцилиндра 8 со сдвоенным поршнем 9, заполненным уплотнителем 10, и содержит упругий элемент 11 для сжатия уплотнителя 10. Перемещение поршня 9 при всасывании осуществляется скважинной жидкостью. Компенсатор рабочей жидкости 6 выполнен также в виде бесштокового гидроцилиндра 18 со сдвоенным поршнем 19, заполненным уплотнителем 20 и содержащим упругий элемент 21 для сжатия уплотнителя 20. Расширяются эксплуатационные показатели, упрощается конструкция и повышается надежность гидроприводных насосных установок. 5 ил., 1 з.п. ф-лы.

1. Гидроприводная насосная установка, содержащая основной насос, вспомогательный насос, гидрораспределитель, электропривод и компенсатор рабочей жидкости, отличающаяся тем, что основной насос выполнен в виде бесштокового гидроцилиндра со сдвоенным поршнем, заполненным уплотнителем и содержащим упругий элемент для сжатия уплотнителя, а перемещение поршня при всасывании осуществляется скважинной жидкостью.

2. Гидроприводная насосная установка по п.1, отличающаяся тем, что компенсатор рабочей жидкости выполнен в виде бесштокового гидроцилиндра со сдвоенным поршнем, заполненным уплотнителем и содержащим упругий элемент для сжатия уплотнителя.