УСТАНОВКА ПОГРУЖНАЯ ЭЛЕКТРОГИДРОПРИВОДНАЯ Российский патент 2014 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 насосный агрегат, содержащий гидродвигатель с поршневой полостью, полым штоком и емкостью для масла и диафрагменный насос, включающий цилиндрический корпус с шариковыми всасывающим и нагнетательным клапанами и выполненную в виде обечайки, размещенную в цилиндрическом корпусе и охватывающую перфорированный цилиндрический каркас эластичную диафрагму с закрепленными концами (см. патент на полезную модель RU №52125, кл. F04B 47/08, 10.03.2006).

Однако в указанном скважинном насосном агрегате при эксплуатации концы диафрагмы часто выходят из строя в связи с защемлением в зазоре между диафрагмой и цилиндром рабочего насоса в процессе всасывания, а шариковые всасывающий и нагнетательный клапаны не позволяют эксплуатировать насос в скважинах с увеличенным утлом наклона или в горизонтальных скважинах.

Также известен скважинный электрогидроприводной насосный агрегат, содержащий гидродвигатель с поршневой полостью, полым штоком, предохранительным клапаном и емкостью для масла и диафрагменный насос, включающий цилиндрический корпус с всасывающим и нагнетательным клапанами золотникового типа и выполненную в виде оболочки и размещенную в цилиндрическом корпусе эластичную диафрагму с закрепленными на конических втулках концами, причем цилиндрический корпус снабжен верхней и нижней крышками и внутри него установлены переходники, соединенные между собой трубкой, установленной внутри эластичной диафрагмы, при этом каждая коническая втулка снабжена, по крайней мере, одним тарельчатым клапаном, всасывающий клапан сообщен со стороны выхода из него через один из переходников с полостью диафрагмы и размещен в нижней крышке и в последней выполнены отверстия для прохода пластовой жидкости, а нагнетательный клапан размещен в верхней крышке и сообщен со стороны входа в него через другой переходник с полостью диафрагмы, гидродвигатель соединен через заполненный маслом цилиндр с нижней крышкой цилиндрического корпуса и выполнен с подпитывающим клапаном, который соединен с емкостью для масла, и предохранительным клапаном, который соединен с поршневой полостью гидродвигателя через полый шток (см. патент на полезную модель RU №74672, кл. F04B 47/08, 10.07.2008).

Однако в указанном скважинном насосном агрегате при эксплуатации возможно повреждение диафрагмы при облегании перфорированного каркаса и разгерметизация гидропривода. Так как отсутствует устройство, которое инициирует переключение гидрораспределителя после нагнетания и всасывания, в диафрагменном насосе по условию, что механическая нагрузка на диафрагму не превышает допустимой величины.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является насосный агрегат, который содержит гидродвигатель с поршневой полостью, полым штоком, предохранительным клапаном и емкостью для масла и диафрагменный насос, включающий цилиндрический корпус с всасывающим и нагнетательным клапанами золотникового типа и выполненную в виде оболочки и размещенную в цилиндрическом корпусе эластичную диафрагму с закрепленными на конических втулках концами, причем цилиндрический корпус снабжен верхней и нижней крышками и внутри него установлены переходники, соединенные между собой трубкой, установленной внутри эластичной диафрагмы, при этом каждая коническая втулка снабжена, по крайней мере, одним тарельчатым клапаном, всасывающий клапан сообщен со стороны выхода из него через один из переходников с полостью диафрагмы и размещен в нижней крышке и в последней выполнены отверстия для прохода пластовой жидкости, а нагнетательный клапан размещен в верхней крышке и сообщен со стороны входа в него через другой переходник с полостью диафрагмы, гидродвигатель соединен через заполненный маслом цилиндр с нижней крышкой цилиндрического корпуса и выполнен с подпитывающим клапаном, который соединен с емкостью для масла, и предохранительным клапаном, который соединен с поршневой полостью гидродвигателя через полый шток, перед полым штоком в заполненном маслом цилиндре установлен поршень, а между последним и подпитывающим клапаном размещен толкатель для взаимодействия с поршнем, а емкость для масла снабжена поршнем и диафрагмой, полость которой сообщена с емкостью для масла ниже поршня, а указанная диафрагма помещена в перфорированном корпусе, полость которого сообщена с заполненной пластовой жидкостью скважиной (см. патент на полезную модель RU №92918, кл. F04B 47/08, 24.08.2009).

Однако отсутствует устройство, которое инициирует переключение гидрораспределителя после нагнетания и всасывания, в диафрагменном насосе по условию, что механическая нагрузка на диафрагму не превышает допустимой величины. Отсутствует устройство поддержания объема масла в диафрагменном насосе на постоянной величине. Этот объем может меняться в зависимости от изменения температуры, от попадания свободного газа, от утечек через уплотнения поршня.

Это может привести к повреждению, порыву диафрагмы и разгерметизация гидропривода либо к снижению подачи насоса.

В установке одно, а не два насосных устройства. Это приводит к повышенной нагрузке на диафрагму и к более раннему выходу его из строя.

Технической задачей предлагаемого изобретения является получение технического результата, выражающегося в повышение надежности работы установки и сроков ее эксплуатации.

Данная задача решается тем, что установка погружная электрогидроприводная, содержит погружной электродвигатель, кинематически связанный с приводным насосом для рабочей жидкости, гидрораспределитель, диафрагменный насос, включающий цилиндрический корпус, всасывающий и нагнетательный клапаны и диафрагму. Согласно изобретению в ее состав входит второй диафрагменный насос и устройство, которое инициирует переключение гидрораспределителя после завершения процесса нагнетания и всасывания, по крайней мере, в одном диафрагменном насосе по условию, что механическая нагрузка на диафрагму не превышает допустимой величины, изготовленное в виде, по крайней мере, одного клапана, который установлен в корпусе, по крайней мере, одного диафрагменного насоса и в процессе нагнетания или всасывания при возникновении определенного перепада между давлением масла и давлением пластовой жидкости, разделенных диафрагмой, направляет поток масла для переключения гидрораспределителя, в состав установки входит устройство для поддержания постоянным объема масла в диафрагменных насосах, которое состоит из модуля компенсатора, который содержит две области, разделенные подвижным элементом (диафрагмой компенсатора, сильфоном или поршнем), одна из которых соединена с затрубным пространством, и, по крайней мере, одного клапана, который установлен в корпусе диафрагменного насоса и в процессе нагнетания или всасывания при возникновении определенного перепада между давлением масла и давлением пластовой жидкости, которые разделены диафрагмой, направляет масло из диафрагменных насосов в модуль компенсатор или обратно.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения в состав установки входит газосепаратор, вход в который и отверстия для удаления свободного газа гидравлически соединены с затрубным пространством, а отверстия для отвода жидкости с входом, по крайней мере, одного диафрагменного насоса.

Объем масла в системе диафрагменных насосов может меняться в зависимости от изменения температуры, от попадания свободного газа, от утечек через уплотнения поршня.

Диафрагма может быть изготовлена в виде «мешка» из эластомера, шланга или металлического сильфона.

Устройство, которое инициирует переключение гидрораспределителя после завершения процесса нагнетания и всасывания, в диафрагменном насосе по условию, что механическая нагрузка на диафрагму не превышает допустимой величины и механизм контроля и поддержания неизменного объема масла в двух диафрагменных насосах позволят избежать повреждения, порыва диафрагмы и разгерметизации либо снижения подачи насоса.

Подвижный элемент модуля компенсатора может быть изготовлен в виде диафрагмы компенсатора, металлического сильфона или поршня.

Наличие в установке двух насосных устройств, а не одного снизит нагрузку на каждую диафрагму и повысит ресурс.

Установка газосепаратора в составе установки позволяет, подавать отделенную от газа пластовую жидкость в диафрагменные насосы. Это позволяет снизить вредное влияние свободного газа, повысить ресурс работы.

Установка погружная электрогидроприводная изображена на следующих чертежах.

На фиг.1 изображен общий вид установки.

На фиг.2 - устройство, которое инициирует переключение гидрораспределителя после завершения процесса нагнетания и всасывания, в диафрагменном насосе по условию.

На фиг.3 - устройство поддержания постоянного объема масла в двух диафрагменных насосах.

Установка погружная электрогидроприводная содержит погружной электродвигатель 1, центробежный сепаратор газа 2, приводной насос 3, который соединен с гидрораспределителем 4. Через магистрали 5 и 6, гидрораспределитель 4 через каналы 7 и 8 соединен с верхним 9 и нижним 10 диафрагменными насосами. Каждый диафрагменный насос включает цилиндрический корпус 11 с всасывающим и нагнетательным клапанами 12, 13 и эластичную диафрагму (шланг) 14. Гидравлически входные каналы для клапанов 12 соединены между собой и с газосепаратором 2 трубопроводом 15. Выходные каналы для клапанов 13 соединены между собой и с отводящей трубой 16 трубопроводом 17. В каждом насосе 9, 10 изготовлены каналы 18 для отвода и подвода пластовой жидкости и канал 19 вход, в который через фильтр 20 соединен с областью для пластовой жидкости, а выход для верхнего насоса 9 с устройством в виде клапана, которое инициирует переключение гидрораспределителя. Клапан состоит из поршня 21, соединенного с упругим сильфоном 22. Поршень 21 соединен с каналами 7, 19 и 23. Канал 23 соединен с гидрораспределителем 4. Канал 19 нижнего насоса 10 вход, в который через фильтр 20 соединен с областью для пластовой жидкости, а выход с устройством поддержания постоянного объема масла в двух диафрагменных насосах, в виде модуля компенсатора и клапана. Клапан состоит из поршня 21, с упругим сильфоном 22. Поршень 21 соединен с каналами 8, 19 и 24. Канал 24 соединен с модулем компенсатором 25, который содержит две области 26 и 27, разделенные поршнем компенсатора 28. Область 27 через отверстие 29 соединена со скважиной. Установка работает следующим образом.

При включении электродвигателя 1 начинает работать кинематически связанный с ним сепаратор 2 и приводной насос 3. Сепаратор 2 отделяет свободный газ и направляет его в затрубное пространство. Отделенная от газа пластовая жидкость из газосепаратора 2 поступает в диафрагменные насосы 9 и 10 по трубопроводу 15 через входные клапаны 12. Приводной насос 3 нагнетает рабочую жидкость в гидрораспределитель 4 через магистрали 5 и 6. Из гидрораспределителя 4 через каналы 7 и 8 рабочая жидкость приводит в действие диафрагменные насосы 9 и 10. В каждом диафрагменном насосе рабочая жидкость (масло) подается по каналам 7 и 8 в область между диафрагмой 14 и корпусом 11. Эти насосы засасывают пластовую жидкость через клапаны 12 и нагнетают ее на поверхность через каналы 18, выходные клапаны 13, трубопровод 17 и отводящую трубу 16.

Объем масла в системе диафрагменных насосов может меняться в зависимости от изменения температуры, от попадания свободного газа, от утечек через уплотнения. Устройство, которое инициирует переключение гидрораспределителя после завершения процесса нагнетания и всасывания, в диафрагменном насосе по условию, что механическая нагрузка на диафрагму не превышает определенной допустимой величины, работает следующим образом. При нагнетании или всасывании, насосом 2 создается пониженное или повышенное давление масла в канале 7 и в области между диафрагмой 14 и корпусом 11. Пластовая жидкость всасывается или нагнетается через клапана 12 и 13 соответственно. Давление масла, в диафрагменном насосе снаружи диафрагмы примерно совпадает с давлением пластовой жидкости внутри диафрагмы. Поршень 21, соединенный с упругим сильфоном 22 перекрывает канал 23 от поступления в него масла из канала 7. При завершении процесса всасывания или нагнетания возникает перепад давления между маслом и пластовой жидкостью снаружи и внутри диафрагмы. Возникает течение пластовой жидкости верхнего насоса 9 через фильтр 20 и канал 19. Происходит сдвиг поршня 21 вниз или вверх. Масло поступает из канала 7 в канал 23, который соединен с гидрораспределителем 4 и инициирует его переключение. Цикл нагнетания чередуется с циклом всасывания.

Устройство поддержания постоянного объема масла в двух диафрагменных насосах позволят избежать повреждения, порыва диафрагмы и разгерметизации либо снижения подачи насоса. Оно установлено на насосе 10 и работает следующим образом. Если суммарный объем масла в двух диафрагменных насосов 9 и 10 находится в пределах требуемой величины, давление масла, в диафрагменном насосе 10 снаружи диафрагмы примерно совпадает с давлением пластовой жидкости внутри диафрагмы. Поршень 21 нижнего насоса 10, соединенный с упругим сильфоном 22 перекрывает канал 24 от поступления в него масла из канала 8. Если суммарный объем масла в системе, включающей оба диафрагменных насоса 9 и 10, гидрораспределитель 4 и приводной насос 3 больше или меньше требуемой величины, возникает перепад давления между маслом снаружи диафрагмы 14 и пластовой жидкостью внутри диафрагмы. Это вызывает течение пластовой жидкости в нижнем насосе 9 через фильтр 20 и канал 19. Происходит сдвиг поршня 21 нижнего насоса. При избытке масла в системе оно поступает из канала 8 в канал 24, который соединен с модулем компенсатором 25. При втекании масла в область 26 поршень 28 смещается вниз, вытесняет пластовую жидкость из области 27 в скважину через отверстие 29. При недостатке масло поступает в систему из модуля компенсатора 25.

Таким образом, в предлагаемой конструкции повышается надежность работы установки и срок ее эксплуатации.

Изобретение относится к насосостроению и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности при эксплуатации малодебитных скважин с осложненными характеристиками нефтяного пласта. Установка содержит погружной электродвигатель, кинематически связанный с приводным насосом для рабочей жидкости, гидрораспределитель, диафрагменный насос, включающий цилиндрический корпус, всасывающий и нагнетательный клапаны и диафрагму. В состав установки входит второй диафрагменный насос и устройство, которое инициирует переключение гидрораспределителя после завершения процесса нагнетания и всасывания, по крайней мере, в одном диафрагменном насосе по условию, что механическая нагрузка на диафрагму не превышает допустимой величины. Устройство для переключения гидрораспределителя изготовлено в виде, по крайней мере, одного клапана, который установлен в корпусе, по крайней мере, одного диафрагменного насоса. В состав установки входит устройство для поддержания постоянного объема масла в диафрагменных насосах, которое состоит из модуля компенсатора, который содержит две области, разделенные подвижным элементом, одна из которых соединена с затрубным пространством, и, по крайней мере, одного клапана, который установлен в корпусе диафрагменного насоса. Технический результат выражается в повышении надежности работы установки и сроков ее эксплуатации. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Погружная электрогидроприводная установка, содержащая погружной электродвигатель, кинематически связанный с приводным насосом для рабочей жидкости, гидрораспределитель, диафрагменный насос, включающий цилиндрический корпус, всасывающий и нагнетательный клапаны и диафрагму, отличающаяся тем, что в ее состав входит второй диафрагменный насос и устройство, которое инициирует переключение гидрораспределителя после завершения процесса нагнетания и всасывания, по крайней мере, в одном диафрагменном насосе по условию, что механическая нагрузка на диафрагму не превышает допустимой величины, изготовленное в виде, по крайней мере, одного клапана, который установлен в корпусе, по крайней мере, одного диафрагменного насоса и в процессе нагнетания или всасывания при возникновении определенного перепада между давлением масла и давлением пластовой жидкости, разделенных диафрагмой, направляет поток масла для переключения гидрораспределителя, в состав установки входит устройство для поддержания постоянного объема масла в диафрагменных насосах, которое состоит из модуля компенсатора, который содержит две области, разделенные подвижным элементом (диафрагмой компенсатора, сильфоном или поршнем), одна из которых соединена с затрубным пространством, и, по крайней мере, одного клапана, который установлен в корпусе диафрагменного насоса и в процессе нагнетания или всасывания при возникновении определенного перепада между давлением масла и давлением пластовой жидкости, которые разделены диафрагмой, направляет масло из диафрагменных насосов в модуль компенсатор или обратно.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в ее состав входит газосепаратор, вход в который и отверстия для удаления свободного газа гидравлически соединены с затрубным пространством, а отверстия для отвода жидкости с входом, по крайней мере, одного диафрагменного насоса.