Установка погружная электрогидроприводная (варианты) Российский патент 2017 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.

Известна установка погружная электрогидроприводная, содержащая погружной электродвигатель с протектором, кинематически связанный с приводным насосом, плунжерный рабочий насос, масляный бак, компенсатор объемного расширения масла, поршневой гидрокомпенсатор и гидродвигатель с поршнями, соединенными с плунжерами рабочего насоса. Подпоршневые полости гидродвигателя подключены через гидрораспределитель к всасывающей и нагнетательной линиям приводного насоса, надпоршневые полости гидродвигателя через дроссельные отверстия гидравлически связаны с подпорпшевой полостью гидрокомпенсатора. Надпоршневая полость гидравлически связана посредством обратных клапанов с выходом плунжерного рабочего насоса.

У данного насосного агрегата гидрокомпенсатор поршневого типа. Причем надпоршневая полость компенсатора связана с выходом плунжерного рабочего насоса посредством обратных клапанов. Требуются значительные усилия для сдвига поршня и открытия обратных клапанов. При эксплуатации в пластовой жидкости существует вероятность заклинивания поршня. Это может затруднить поступление масла из гидрокомпенсатора в надпоршневые полости. Если в штоке есть каналы, соединяющие надпоршневые полости, это увеличивает стоимость изделия и может привести к снижению давления в надпоршневой полости.

Наиболее близким устройством является установка погружная электрогидроприводная, содержащая погружной электродвигатель, кинематически связанный с приводным насосом, гидродвигатель, содержащий два поршня, соединенных промежуточным штоком. На торце каждого из поршней установлен шток, уплотнения штоков, гидрораспределитель, гидравлически соединенный с приводным насосом и гидродвигателем, компенсатор рабочей жидкости, отводящую трубу. Две области между каждым поршнем и уплотнением штока гидравлически соединены через дроссель и (или) клапан, открывающийся под давлением, и составляют замкнутое барьерное пространство. Снаружи, по крайней мере, одного штока, за его уплотнением, установлено насосное устройство, включающее корпус и клапаны, каждая из двух областей барьерного пространства через свой обратный клапан гидравлически соединена с компенсатором рабочей жидкости, который гидравлически соединен с отводящей трубой (RU 2504692 C2, 20.01.2014).

Специальные обратные клапаны, которые в одну сторону пропускают жидкость без дросселирования, а в другую с дросселированием, удорожают стоимость установки, могут ненадежно работать при наличии механических примесей в пластовой жидкости. Если в штоке есть каналы, соединяющие надпоршневые полости, это увеличивает стоимость изделия.

Эти и другие конструктивные недостатки снижают срок службы электрогидроприводных агрегатов особенно при работе в скважинах с повышенным содержанием механических примесей и увеличивают стоимость.

Технической задачей изобретения является получение технического результата, выражающегося в повышении надежности работы установки, сроков ее эксплуатации, снижении стоимости.

Для первого объекта из группы изобретений поставленная задача решается тем, что установка погружная электрогидроприводная содержит погружной электродвигатель, маслостанцию, в состав которой входит, по крайней мере, один приводной маслонасос, кинематически связанный с электродвигателем; гидродвигатель, содержащий два поршня, соединенных промежуточным штоком, на торце каждого из поршней установлен шток; корпус гидродвигателя с уплотнениями штоков, гидрораспределитель, гидравлически соединенный с приводным насосом и гидродвигателем; компенсатор рабочей жидкости, установленный в отводящей трубе, снаружи каждого штока, за его уплотнением, установлено насосное устройство, включающее корпус устройства и клапаны, две области между каждым поршнем и уплотнениями штока составляют барьерное пространство, каждая из областей гидравлически связана между собой и с компенсатором рабочей жидкости посредством общего канала. Согласно изобретению компенсатор выполнен в виде диафрагмы, изготовленной из эластомерного материала, меняющей свою форму при перепаде давления внутри и снаружи диафрагмы на величину не более 0,5 м вод. ст. Диаметр каналов между каждой областью барьерного пространства и общим каналом выполнен таким, что давление масла выше, чем давление перекачиваемой жидкости на уплотнениях штока на величину не менее 5 м вод. ст., при этом промежуточный шток выполнен без каналов, соединяющих области барьерного пространства.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения в каналах между каждой областью барьерного пространства и общим каналом установлен дроссель и (или) обратный клапан, который в одну сторону пропускает жидкость без дросселирования, а в другую с дросселированием.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения в маслостанции установлено, по крайней мере, два маслонасоса, установленных последовательно.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения в маслостанции установлено, по крайней мере, два маслонасоса, установленных параллельно.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения в маслостанции могут быть последовательно установлены две пары насосов, которые в каждой паре установлены параллельно.

Для второго объекта из группы изобретений поставленная цель достигается тем, что установка погружная электрогидроприводная содержит погружной электродвигатель, кинематически связанный с приводным маслонасосом, гидродвигатель, содержащий поршень, два штока, корпус гидродвигателя с уплотнениями штоков; гидрораспределитель, гидравлически соединенный с приводным насосом и гидродвигателем, компенсатор рабочей жидкости, установленный в отводящей трубе, снаружи, по крайней мере, одного штока, за его уплотнением, установлено насосное устройство, включающее корпус устройства и клапаны. Две области между поршнем и уплотнениями штока составляют барьерное пространство, каждая из областей гидравлически связана между собой и с компенсатором рабочей жидкости посредством общего канала. Согласно изобретению компенсатор выполнен в виде диафрагмы, изготовленной из эластомерного материала, меняющей свою форму при перепаде давления внутри и снаружи диафрагмы на величину не более 0,5 м вод. ст. Диаметр каналов между каждой областью барьерного пространства и общим каналом, выполнен таким, что давление масла выше, чем давление перекачиваемой жидкости на уплотнениях штока на величину не менее 5 м вод. ст., при этом каналы, осуществляющие гидравлическую связь между гидрораспределителем и гидродвигателем, выполнены внутри корпуса гидродвигателя.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения в каналах между каждой областью барьерного пространства и общим каналом установлен дроссель и (или) обратный клапан, который в одну сторону пропускает жидкость без дросселирования, а в другую с дросселированием.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения в маслостанции установлено, по крайней мере, два маслонасоса, установленных последовательно.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения в маслостанции установлено, по крайней мере, два маслонасоса, установленных параллельно.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения в маслостанции могут быть последовательно установлены две пары насосов, которые в каждой паре установлены параллельно.

Компенсатор рабочей жидкости может быть выполнен и в виде сильфона.

Если компенсатор выполнен в виде диафрагмы, изготовленной из эластомерного материала, меняющей свою форму при перепаде давления внутри и снаружи диафрагмы на величину не более 0,5 м вод. ст., то давление масла в компенсаторе будет примерно равно давлению пластовой жидкости на выходе из насоса.

Если диаметр каналов между каждой областью барьерного пространства и общим каналом выполнен таким, что давление масла выше, чем давление перекачиваемой жидкости на уплотнениях штока на величину не менее 5 м вод. ст., это обеспечит надежную работу уплотнений. Исключается попадание пластовой жидкости через уплотнения в проточную часть установки, где циркулирует масло.

Если промежуточный шток выполнен без каналов, соединяющих области барьерного пространства, это позволит использовать более дешевые заготовки, исключить операцию по изготовлению каналов и снизить стоимость изделия.

Если в каналах между каждой областью барьерного пространства и общим каналом установлен дроссель, это позволит унифицировать изготовление изделия, если - обратный клапан, который в одну сторону пропускает жидкость без дросселирования, а в другую с дросселированием, это позволит сократить гидравлические потери, уменьшить нагрев масла.

Если в маслостанции установлено, по крайней мере, два маслонасоса, установленных последовательно, это поможет увеличить напор установки.

Если в маслостанции установлено, по крайней мере, два маслонасоса, установленных параллельно, это поможет увеличить подачу.

Если в маслостанции могут быть последовательно установлены две пары насосов, которые в каждой паре установлены параллельно, это поможет одновременно увеличить подачу и напор.

Установка погружная электрогидроприводная изображена на следующих чертежах.

На фиг. 1 изображен общий вид установки.

На фиг. 2 - верхнее насосное устройство с компенсатором.

На фиг. 3 - насосное устройство, в котором часть каналов выполнена внутри корпуса.

На фиг. 4 - изображен привод установки с каналами внутри корпуса.

На фиг. 5 - изображены два маслонасоса, установленных параллельно.

На фиг. 6 - изображены два маслонасоса, установленных параллельно.

На фиг. 7 - изображены две пары насосов, установленные последовательно, которые в каждой паре установлены параллельно.

Установка погружная электрогидроприводная содержит погружной электродвигатель 1, отводящую трубу 2, приводной насос 3, который соединен с гидрораспределителем 4. Через магистрали 5 и 6 гидрораспределитель 4 соединен с гидроприводом 7, который состоит из цилиндра 8, в котором установлены ниппель 9, верхний 10 и нижний 11 поршни, соединенные промежуточным штоком 12. На торце каждого из поршней установлены штоки 13 и 14. На выходе из цилиндра 8 установлены насосные устройства 15 и 16, уплотнения штоков 17 и 18. Между цилиндром 8, поршнями 10, 11 и уплотнениями штоков 17 и 18 образованы верхняя 19 и нижняя 20 барьерные области. Области 21 и 22 являются рабочими областями гидропривода, через магистрали 5 и 6 они соединены с гидрораспределителем 4. Компенсатор 23, установленный в отводящей трубе 2, выполнен в виде диафрагмы, изготовленной из эластомерного материала.

Каждая из барьерных областей 19 и 20 гидравлически связана между собой и с компенсатором рабочей жидкости 23 посредством общего канала 24. В каналах между каждой областью барьерного пространства и общим каналом установлен дроссель и (или) обратный клапан 25 и 26, который в одну сторону пропускает жидкость без дросселирования, а в другую с дросселированием.

Промежуточный шток 12 выполнен без каналов, соединяющих области барьерного пространства.

Каждое насосное устройство 15 и 16 состоит из штока 13 (14) для верхнего и нижнего устройства соответственно, корпуса 27 (28), уплотнений 17 (18) и всасывающего и нагнетательного клапанов 29 и 30.

Пластовая жидкость из насосного устройства 16 поступает в отводящую трубу 2 через канал 31.

В маслостанции могут быть установлены два насоса 3 и 32, установленных параллельно, последовательно 3 и 33, две пары 3 и 32, 34 и 35 установлены последовательно, насосы в каждой паре - параллельно.

По варианту исполнения, каналы, осуществляющие гидравлическую связь между гидрораспределителем и гидродвигателем 5, 6, 36, 37, выполнены внутри корпуса гидродвигателя 38, это позволяет снизить стоимость, при этом штоки 13 и 14 установлены на одном поршне 39. Диафрагма 23 соединена с трубой 2 через канал 40, который имеет форму колена, для снижения концентрации механических примесей.

Установка работает следующим образом.

При включении электродвигателя 1 начинает работать кинематически связанный с ним приводной насос 3. Нефть поступает в насосные устройства 15 и 16. Приводной насос 3 нагнетает рабочую жидкость (масло) в гидрораспределитель 4 и через магистрали 5 и 6 и ниппель 9 в полости 21 и 22 гидропривода 7, сообщая возвратно-поступательное движение поршням 10 и 11. Через поршни 10 и 11, установленные в цилиндре 8, соединенные промежуточным штоком 12, приводятся в действия штоки 13 и 14, которые вытесняют пластовую жидкость из насосных устройств 15 и 16. Пластовая жидкость последовательно всасывается в каждое насосное устройство через клапаны 32, затем нагнетается в отводящую трубу 2 через клапаны 33. Далее пластовая жидкость через отводящую трубу 2 и отводится на поверхность.

Давление масла в диафрагме 23 компенсатора примерно равно давлению пластовой жидкости на выходе из насоса в отводящей трубе 2. При постепенном плановом вытекании масла через уплотнения 17 и 18 из барьерного пространства 19 и 20 в него поступает масло из компенсатора 23 через канал 24. Минимальное давление масла в барьерном пространстве примерно равно максимальному давлению пластовой жидкости на выходе из насоса в отводящей трубе 2.

Мы гарантированно обеспечиваем то, что давление пластовой жидкости в каждом насосном устройстве 15 и 16, в области между корпусом 27 (28), штоком 13 (14), уплотнениями 17 (18) и клапанами 29 и 30 всегда меньше, чем давление масла в ближней по отношению к ней области барьерного пространства 19 и 20. Перепад давления равен гидравлическим потерям в каналах между каждой областью барьерного пространства и общим каналом 24. Вследствие этого мы обеспечиваем надежную работу уплотнений штока 17 и 18 в условиях, когда давление чистой рабочей жидкости, масла, всегда выше давления пластовой жидкости на заданную по техническим условиям для надежной работы уплотнений штока 17 и 18 величину. Мы исключаем попадание пластовой жидкости через уплотнения 17 и 18 в проточную часть установки, где циркулирует масло.

Маслонасосы, установленные определенным образом, позволяют повысить напор и (или) подачу установки.

В варианте конструктивного исполнения привод осуществляется между гидрораспределителем и гидродвигателем через каналы 5, 6, 36, 37, которые выполнены внутри корпуса гидродвигателя 38, это позволяет снизить стоимость, при этом штоки 13 и 14 установлены на одном поршне 39. Диафрагма 23 соединена с трубой 2 через канал 40, который имеет форму колена, для снижения концентрации механических примесей.

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

Основным техническим результатом группы изобретений является повышение надежности работы установки, сроков ее эксплуатации, снижение стоимости.

Группа изобретений относится к области насосостроения и может быть использована в нефтедобывающей промышленности при эксплуатации малодебитных скважин с осложненными характеристиками нефтяного пласта. Установка содержит погружной электродвигатель и маслостанцию, в состав которой входит, по крайней мере, один приводной маслонасос, кинематически связанный с электродвигателем. Гидродвигатель содержит два поршня, соединенных промежуточным штоком. На торце каждого из поршней установлен шток. Гидрораспределитель гидравлически соединен с приводным насосом и гидродвигателем. Компенсатор рабочей жидкости установлен в отводящей трубе. Снаружи каждого штока установлено насосное устройство, включающее корпус и клапаны. Две области между каждым поршнем и уплотнениями штока составляют барьерное пространство. Каждая из областей гидравлически связана между собой и с компенсатором рабочей жидкости посредством общего канала. Компенсатор выполнен в виде диафрагмы, изготовленной из эластомерного материала, меняющей свою форму при перепаде давления внутри и снаружи диафрагмы на величину не более 0,5 м вод. ст. Диаметр каналов между каждой областью барьерного пространства и общим каналом, выполнен таким, что давление масла выше, чем давление перекачиваемой жидкости на уплотнениях штока на величину не менее 5 м вод. ст. Промежуточный шток выполнен без каналов, соединяющих области барьерного пространства. Во втором варианте группы каналов, осуществляющие гидравлическую связь между гидрораспределителем и гидродвигателем, выполнены внутри корпуса гидродвигателя. Повышается надежность работы установки, срок ее эксплуатации, снижается стоимость. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Установка погружная электрогидроприводная, содержащая погружной электродвигатель, маслостанцию, в состав которой входит, по крайней мере, один приводной маслонасос, кинематически связанный с электродвигателем, гидродвигатель, содержащий два поршня, соединенных промежуточным штоком, на торце каждого из поршней установлен шток, корпус гидродвигателя с уплотнениями штоков, гидрораспределитель, гидравлически соединенный с приводным насосом и гидродвигателем, компенсатор рабочей жидкости, установленный в отводящей трубе, снаружи каждого штока, установлено насосное устройство, включающее корпус устройства и клапаны, две области между каждым поршнем и уплотнениями штока составляют барьерное пространство, каждая из областей гидравлически связана между собой и с компенсатором рабочей жидкости посредством общего канала, отличающаяся тем, что компенсатор выполнен в виде диафрагмы, изготовленной из эластомерного материала, меняющей свою форму при перепаде давления внутри и снаружи диафрагмы на величину не более 0,5 м вод. ст., диаметр каналов между каждой областью барьерного пространства и общим каналом выполнен таким, что давление масла выше, чем давление перекачиваемой жидкости на уплотнениях штока на величину не менее 5 м вод. ст., при этом промежуточный шток выполнен без каналов, соединяющих области барьерного пространства.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что в каналах между каждой областью барьерного пространства и общим каналом установлен дроссель и/или обратный клапан, который в одну сторону пропускает жидкость без дросселирования, а в другую с дросселированием.

3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что в маслостанции установлено, по крайней мере, два маслонасоса, установленных последовательно.

4. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что в маслостанции установлено, по крайней мере, два маслонасоса, установленных параллельно.

5. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что в маслостанции могут быть последовательно установлены две пары насосов, которые в каждой паре установлены параллельно.

6. Установка погружная электрогидроприводная, содержащая погружной электродвигатель, кинематически связанный с приводным маслонасосом, гидродвигатель, содержащий поршень, два штока, корпус гидродвигателя с уплотнениями штоков, гидрораспределитель, гидравлически соединенный с приводным насосом и гидродвигателем, компенсатор рабочей жидкости, установленный в отводящей трубе, снаружи, по крайней мере, одного штока, за его уплотнением, установлено насосное устройство, включающее корпус устройства и клапаны, две области между поршнем и уплотнениями штока составляют барьерное пространство, каждая из областей гидравлически связана между собой и с компенсатором рабочей жидкости посредством общего канала, отличающаяся тем, что компенсатор выполнен в виде диафрагмы, изготовленной из эластомерного материала, меняющей свою форму при перепаде давления внутри и снаружи диафрагмы на величину не более 0,5 м вод. ст., диаметр каналов между каждой областью барьерного пространства и общим каналом выполнен таким, что давление масла выше, чем давление перекачиваемой жидкости на уплотнениях штока на величину не менее 5 м вод. ст., при этом каналы, осуществляющие гидравлическую связь между гидрораспределителем и гидродвигателем, выполнены внутри корпуса гидродвигателя.

7. Установка по п. 6, отличающаяся тем, что в каналах между каждой областью барьерного пространства и общим каналом установлен дроссель и/или обратный клапан, который в одну сторону пропускает жидкость без дросселирования, а в другую с дросселированием.

8. Установка по п. 6, отличающаяся тем, что в маслостанции установлено, по крайней мере, два маслонасоса, установленных последовательно.

9. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что в маслостанции установлено, по крайней мере, два маслонасоса, установленных параллельно.

10. Установка по п. 6, отличающаяся тем, что в маслостанции могут быть последовательно установлены две пары насосов, которые в каждой паре установлены параллельно.