ПОГРУЖНАЯ БЕСШТАНГОВАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2019 года по МПК F04B47/06 

Изобретение относится к конструкциям бесштанговых глубинных насосно-скважинных установок возвратно-поступательного движения для добычи пластовых жидкостей в нефтедобыче, в которых используются в качестве привода погружные линейные магнитоэлектрические двигатели. Заявляемая установка предназначена, преимущественно, для малодебитных скважин при эксплуатации глубоких пластов глубиной до 3000 м.

Для нефтяных компаний вопрос эффективной эксплуатации малодебитного фонда остается достаточно острым. Подбор техники и технологии для подъема жидкости из таких скважин является одной из основных задач направления нефтегазодобычи, наиболее актуальной из которых является развитие применения альтернативных способов добычи.

Из уровня техники известны и широко используются установки штанговые глубиннонасосные (УШГН) с плунжерными насосами. Однако в связи с усложнением условий эксплуатации скважин и структуры фонда скважин, с существенным увеличением глубины скважин выявились существенные ограничения технических возможностей УШГН, обусловленные наличием в приводе колонны штанг и станка-качалки.

Погружные бесштанговые насосные установки являются результатом сочетания основных положительных конструктивных особенностей УШГН (использование объемного типа насоса, позволяющего производить регулирование подачи без изменения напорной характеристики) и установок с электроцентробежным насосом (УЭЦН) (использование для электроцентробежного насоса прямого погружного электрического привода), а так же исключения отрицательных сторон этих же способов эксплуатации, таких как: использование металлоемкого наземного привода; системы механизмов, преобразующих вращательное движение в возвратно-поступательное; колонны насосных штанг.

Основной особенностью погружных линейных двигателей является то, что конструкции должны иметь малый диаметр, ограниченный стенками скважин, и большую длину. Однако длина погружных бесштанговых насосных установок так же ограничивается возможностью спуска установок в скважины, имеющие путевые искривленные участки.

Основным требованием, предъявляемым к погружным бесштанговым насосным установкам, является необходимость максимальной силы тяги из расчета на один погонный метр (п.м.) длины погружного линейного электродвигателя для обеспечения необходимого напора для подъема жидкости из глубоких скважин.

Известен целый ряд погружных бесштанговых насосных установок, содержащих электродвигатель с возвратно - поступательно движущимся рабочим органом (слайдером), связанным с плунжером плунжерного насоса (авторское свид-во СССР №491793, 538153). В таких установках особенно важно, что пустотелость вала рабочего органа (слайдера) линейных двигателей существенно уменьшает активное сечение магнитопровода слайдера и приводит к его насыщению при повышении силы тока в обмотках статора. Насыщение магнитопровода ограничивает и снижает силу тяги линейного двигателя, необходимую для подъема жидкости из глубоких скважин.

Достигнутый за последние двадцать лет прогресс в области промышленного освоения производства высококоэрцитивных сплавов и соединений для постоянных магнитов позволил создать линейные электрические двигатели с более высокими энергетическими и удельными показателями.

Появление магнитов с большой максимальной магнитной энергией позволило создать магнитоэлектрические синхронные машины с возбуждением магнитного поля с помощью постоянных магнитов.

Синхронная машина с постоянными магнитами отличается высокой надежностью в работе, имеет простую электрическую схему, не потребляет энергию на возбуждение, обладает повышенным К.П.Д.

Статор линейного синхронного двигателя независимо от конструктивного исполнения аналогичен статору асинхронной машины. На статоре линейного синхронного двигателя располагается трехфазная обмотка, которая при подключении к трехфазной сети питающего напряжения создает бегущее магнитное поле. Это поле сцепляется с полем постоянных магнитов расположенных на слайдере, при этом, сила взаимодействия магнитных полей статора и слайдера приводит слайдер в движение со скоростью бегущего магнитного поля.

Такие линейные двигатели с постоянными магнитами в рабочем органе (слайдере) имеют значительно лучшие тяговые характеристики и их используют при разработке погружных бесштанговых насосных установок.

Из уровня техники известна погружная бесштанговая насосная установка (Патент РФ №2489600), в конструкции которой предусмотрен привод погружного плунжерного насоса, выполненный в виде линейного электродвигателя, имеющего цилиндрический корпус с концевой пробкой, внутри которого размещены статор и головка возвратно-поступательного действия, состоящая из вала, с установленными на нем постоянными магнитами и магнитопроводящими сердечниками, у которого полости, образовавшиеся внутри корпуса и разделенные между собой статором и головкой возвратно-поступательного действия, заполняются пластовой жидкостью. При этом вал головки возвратно-поступательного действия выполнен полым и через радиальные отверстия соединяет между собой полости, образовавшиеся внутри корпуса, при этом, по крайней мере, одна из полостей сообщается с затрубным пространством через фильтрующий элемент.

Основными недостатками данной конструкции являются ограничение силы тяги, вследствие пустотелости вала слайдера и высокой вероятности его насыщения при повышении рабочего тока статора, а также размещение агрессивного расходного материала (ингибитора коррозии) внутри устройства, что резко снижает электрическую надежность устройства и обуславливает существенное увеличение эксплуатационных затрат в связи с необходимостью частых спускоподъемных операций для заправки ингибитора.

Из уровня техники также известен погружной насосный агрегат, описанный в Патенте РФ №2577671, который служит для встраивания в погружной блок установки для добычи нефти. А сама указанная известная Установка состоит из наземного блока, погружного блока и силового кабеля между наземным и погружным блоками. Погружной насосный агрегат содержит корпус; всасывающий клапан; нагнетательный клапан; ротор; статор и индукционные катушки. Пара плунжер-цилиндр выполнена в виде линейного насоса, причем плунжер, состоящий из металлической трубки с постоянными магнитами со встречными полюсами, чередующимися с металлическими вставками, является одновременно и ротором насосного агрегата. Цилиндр ротора выполняет роль изолирующей трубы и выполнен из чередующихся сплавленных колец ферромагнитного и немагнитного материалов. Статор состоит из цилиндра статора, выполненного из чередующихся сплавленных колец ферромагнитного и немагнитного материалов и индукционных катушек, заключенных в короба-сердечники, а расстояние между цилиндром ротора и цилиндром статора выполнено с обеспечением минимального зазора. Индукционные катушки и короба-сердечники выполнены со сквозными круглыми отверстиями, расположенными соосно со всеми индукционными катушками и коробами-сердечниками, в которые вставлены тепловые трубки, один конец которых расположен внутри статора и является теплоприемником, а второй конец выведен в поток откачиваемой жидкости и является теплоотводом. Ширина колец немагнитного материала цилиндра ротора равна ширине постоянного магнита на металлической трубке. Ширина металлических вставок равна ширине колец ферромагнитного материала цилиндра ротора. Ширина колец ферромагнитного и немагнитного материала в цилиндре статора одинакова, а в цилиндре ротора ширина колец немагнитного материала вдвое больше колец ферромагнитного материала. Индукционные катушки, заключенные в короба-сердечники, выполненные таким образом, что сверху они имеют зазоры для вывода обмотки и полностью закрывают ширину индукционных катушек, а снизу, в месте соприкосновения с цилиндром статора, короба-сердечники расположены на одном уровне с кольцами ферромагнитного материала цилиндра статора.

Недостатком данной конструкции является существенное снижение сечения магнитопровода (слайдера) вследствие пустотелости его вала, что обуславливает насыщение магнитопровода при повышении рабочего тока статора, а значит - снижение силы тяги линейных двигателей.

Из уровня техники известна конструкция погружного линейного магнитоэлектрического двигателя, используемого совместно с погружным насосом в бесштанговых глубинных насосных установках возвратно-поступательного движения для добычи пластовых жидкостей в нефтедобыче (Патент РФ №2549381). Электродвигатель в этой установке содержит герметичный статор с установленными в нем сердечниками с катушками, токовводом и головкой для соединения с насосом. В статоре расположен подвижный шток, включающий соединительную штангу с резьбой для соединения штока с плунжером насоса и активный герметичный слайдер, соединенный со штоком резьбовым соединением, выполненным в соединительной муфте. Слайдер содержит последовательно технологические пакеты, которые соединены между собой муфтами. Шток расположен во внутренней трубе, выполненной из нержавеющей стали с хонингованной поверхностью, между которой и поверхностью штока образован зазор. Головка соединена с корпусом статора резьбовым соединением через герметичные проставки, имеющие каналы. К основанию статора прикреплен компенсатор с упругой диафрагмой, которая выполнена в виде пузыря, имеющего диаметр в средней части больше диаметра каждой его концевой части, причем один конец диафрагмы связан с основанием статора, а ее другой конец соединен с муфтой, соединяющей электродвигатель с компенсатором.

Недостатком этой погружной установки, оборудованной известным электродвигателем, является малая надежность обусловленная наличием в двигателе компенсатора с упругой диафрагмой, которая выполнена в виде пузыря, сложность конструкции и повышение трудоемкости технического обслуживания.

Наиболее близкой по назначению и сущности к предлагаемому изобретению является погружная бесштанговая насосная установка возвратно-поступательного действия с числовым программным управлением (Патент ЕАПО №009268). Известная установка содержит плунжерный насос и соединенный с ним погружной линейный электродвигатель (далее - ЛЭД), который устанавливается под указанным насосом. Линейный электродвигатель, входящий в компоновку этой установки, состоит из цилиндрического корпуса, внутри которого размещен статор с периодически установленными на тонкостенных втулках из нержавеющей стали стальными сердечниками и соединенными между собой индукционными катушками, образующими множество групп круглых обмоток. Между обмотками установлены опорные направляющие. Внутри статора, с образованием кольцевой полости, размещена головка возвратно поступательного действия - слайдер, состоящая из цельнометаллического вала, соединенного с плунжером насоса и с установленными на нем постоянными магнитами и магнитопроводящими стальными круглыми сердечниками, постоянные магниты отстоят друг от друга на одинаковом расстоянии между стальными сердечниками головки возвратно-поступательного действия и имеют меньший, чем круглые стальные сердечники наружний диаметр, при этом, вывод обмоток статора соединен с находящимся на поверхности блоком цифрового программного управления.

Недостатком данного технического решения является недостаточная надежность, обусловленная следующим:

Во-первых, тем, что вывод обмоток статора ЛЭД соединен неразъемно с питающим кабелем без промежуточного разъемного узла токоввода (головки токоввода);

Во-вторых, не обеспечено при работе надежное демфирование слайдера, смазка и охлаждение контактной поверхности слайдера и цилиндра статора.

Существенным недостатком этой известной конструкции также является неремонтопригодность установки, так как большинство узлов в ней соединены сваркой и залиты компаундом.

Технический результат, достигаемый заявляемым изобретением, заключается в повышении надежности, в увеличении величины напора насосной установки, в упрощении подключения к питанию ЛЭД, используемому в этой установке, при одновременном обеспечении ремонтопригодности установки и улучшении ее технологичности за счет обеспечения возможности спуска насосной установки в скважину стандартными подъемниками.

Указанный технический результат достигается предлагаемой погружной бесштанговой насосной установкой, содержащей плунжерный насос и установленный под указанным плунжерным насосом погружной линейный электродвигатель, включающий цилиндрический корпус, внутри которого с размещен статор, выполненный с периодически установленными на тонкостенных втулках из нержавеющей стали равных по длине частей - модулей, состоящих из стальных сердечников и соединенных между собой индукционных катушек, образующих группы обмоток, при этом каждый модуль ограничен торцевыми крышками, а между модулями установлены опорные направляющие в виде подшипников-центраторов, и соосно установленную внутри статора с образованием кольцевой полости головку возвратно-поступательного действия - слайдер, состоящий из цельнометаллического вала с установленными на нем постоянными магнитами и магнитопроводящими сердечниками, при этом вал слайдера выполнен с возможностью жесткого соединения напрямую со штоком плунжера погружного насоса, при этом новым является то, что установка дополнительно содержит маслозаполненный компенсатор давления, установленный жестко сочлененным с нижней частью корпуса линейного электродвигателя, при этом полость компенсатора гидравлически соединена с кольцевой полостью двигателя, а также дополнительно содержит в верхней части корпуса электродвигателя головку токоввода с герметичным разъемом для соединения фазных обмоток линейного электродвигателя с муфтой кабельного ввода питающего кабеля и со сквозным осевым каналом, диаметр которого выполнен с возможностью свободного возвратно-поступательного движения в нем связки слайдер - шток плунжера погружного насоса, при этом расстояния между торцевыми крышками смежных модулей статора, занимаемыми подшипниками-центраторами, выполнены по всей длине статора равными между собой и строго кратными длине полюсного деления статора, длины полюсных делений статора, измеряемые шириной трех индукционных катушек с тремя прилегающими стальными сердечниками, выполнены строго равными длинам полюсных делений слайдера, измеряемых шириной постоянного магнита с двумя прилегающими магнитопроводящими стальными сердечниками.

Нижняя часть корпуса линейного электродвигателя выполнена с возможностью сочленения с маслозаполненным компенсатором давления через патрубок - удлинитель, а полость компенсатора гидравлически соединена с кольцевой полостью электродвигателя посредством трубок, проложенных по поверхности патрубка - удлинителя.

Погружной плунжерный насос включает корпус насоса, плунжер насоса, всасывающий клапан, нагнетательный клапан и шток плунжерного насоса. Погружная установка спускается в скважину на насосно-компрессорных трубах (НКТ) и подключается к наземному оборудованию силовым кабелем.

Сущность физики явлений, обуславливающих работу предлагаемого погруженного линейного электродвигателя, могут быть объяснены следующим.

Электромагнитные силы, возникающие в линейном электродвигателе, обусловлены тем, что при прохождении электрического тока по катушкам статора на проводники с током (витки индукционных катушек) действует магнитное поле, создаваемое постоянными магнитами слайдера и, при этом, создается силовое воздействие по закону Ампера. Так как катушки в статоре закреплены неподвижно, то под действием возникающих сил перемещается подвижный рабочий орган - слайдер.

При прямом чередовании фаз тока, задаваемом станцией управления, система: слайдер-шток плунжера, перемещаются в одну сторону, при обратном чередовании фаз - перемещаются в другую сторону, обеспечивая стационарную работу насосной установки, в которой установлен предлагаемый линейный электродвигатель.

Благодаря тому, что установка дополнительно снабжена установленным под линейным электродвигателем маслозаполненным компенсатором давления, который соединен с нижней частью корпуса линейного электродвигателя, в преимущественном варианте через патрубок-удлинитель, и при этом полость компенсатора гидравлически соединена с полостью статора, например, посредством трубок, проложенных по поверхности патрубка-удлинителя, обеспечивается надежная герметизация обмоток статора от внешней среды, улучшение теплоотвода и оптимизация конструкции линейного двигателя, а значит и всей установки.

Благодаря тому, что слайдер выполнен с возможностью жесткого соединения напрямую со штоком плунжера погружного насоса, а диаметр слайдера выполнен равным диаметру штока плунжерного насоса и, при этом, канал головки токоввода выполнен с диаметром, обеспечивающим свободное возвратно-поступательное движение связки слайдер - шток плунжерного насоса, упрощается конструкция, повышается ее надежность и обеспечивается уменьшение габаритов линейного двигателя.

Благодаря тому, что интервалы (расстояния) между любыми двумя смежными модулями статора, занимаемыми подшипниками-центраторами, выполнены равными между собой и строго кратными по длине полюсным делениям статора, а длины полюсных делений статора, измеряемых шириной трех индукционных катушек с тремя прилегающими стальными сердечниками, выполнены строго равными длинам полюсных делений слайдера, измеряемых шириной постоянного магнита с двумя прилегающими магнитопроводящими стальными сердечниками, улучшается угловая характеристика линейного двигателя, при этом оптимизируются зависимость силы тяги линейного двигателя от угла между осями полюсов статора и слайдера, реализуется возможность повышения силы тяги линейного двигателя и исключается опасность вибрации слайдера при отклонении от номинальных нагрузок. При этом под модулями статора понимаются части статора разделяемые торцевыми крышками и смежными подшибниками - центраторами.

В линейных двигателях с постоянными магнитами в слайдере сила тяги зависит от угла между осями полюсов статора и слайдера в соответствии с так называемой угловой характеристикой по формуле:

F=F_max × sin Q

где Q - угол между осями полюсов статора и слайдера. Для обеспечения синхронности взаимодействия полюсов статора и слайдера и повышения силы тяги необходимо равенство полюсных делений статора и слайдера, а также кратность интервалов между модулями полюсным делениям, что и заявлено в предлагаемой полезной модели.

Благодаря тому, что нижняя часть корпуса предлагаемой погружной бесштанговой насосной установки линейного выполнена с возможностью жесткого соединения, в преимущественном варианте, через патрубок-удлинитель, с маслозаполненным компенсатором давления, полость которого гидравлически соединена с полостью статора, например, посредством трубок, проложенных по поверхности патрубка-удлинителя, обеспечивается надежная герметизация обмоток статора от внешней среды, улучшение теплоотвода и оптимизация конструкции линейного двигателя.

Сущность полезной модели поясняется чертежами: Фиг. 1 - Погружная бесштанговая насосная установка в разрезе; Фиг. 2 - Фрагмент погружной бесштанговой насосной установки в сечении.

Погружной плунжерный насос (25) Фиг. 1 включает корпус насоса (26), плунжер насоса (27), всасывающий клапан (28), нагнетательный клапан (29) и шток плунжерного насоса (20). С погружным плунжерным насосом (25) через промежуточную головку токоввода (13) жестко связан погружной линейный электродвигатель (1), установленный под насосом, при этом, подвижный орган линейного двигателя слайдер (21) напрямую соединен со штоком (20) плунжерного насоса (25).

Погружной линейный электродвигатель (1) включает цилиндрический корпус (2), внутри которого размещен статор (3) с периодически установленными на тонкостенных втулках (4) (Фиг. 2) из нержавеющей стали модулями (5) (Фиг. 1), состоящими из стальных сердечников (6) (Фиг. 2) и соединенных между собой индукционных катушек (7), образующих группы обмоток, при этом каждый модуль ограничен торцевыми крышками (8). Между модулями 5 установлены опорные направляющие в виде подшипников - центраторов (9). Иными словами индукционные катушки (7) и магнитопроводящие стальные сердечники (6), распределенные по длине статора на равные группы и ограниченные торцевыми крышками (8), образуют модули (5), которые жестко соединены между собой по всей длине статора. При этом расстояния между торцевыми крышками (8) смежных модулей статора, занимаемыми подшипниками-центраторами (9), выполнены по всей длине статора равными между собой и строго кратными длине полюсного деления статора (22). Длины полюсных делений статора, равные ширине трех индукционных катушек (7) с тремя прилегающими стальными сердечниками (6), выполнены строго равными длинам полюсных делений (23) слайдера, измеряемых шириной постоянного магнита (11) с двумя прилегающими магнитопроводящими стальными сердечниками (12).

Также линейный двигатель образует внутри статора (3) полость, в которой размещены сердечники (6), катушки (7), подшипники-центраторы (9) и головка возвратно поступательного действия - слайдер (21), состоящая из цельнометаллического вала (10), с установленными на нем постоянными магнитами (11) и магнитопроводящими сердечниками (12) (Фиг. 2). Указанный цельнометаллический вал (10) слайдера выполнен жестко соединенным напрямую со штоком плунжера погружного насоса (на чертеже не показан), с возможностью свободного выбега связки слайдер-плунжер погружного насоса при ходе вверх-вниз через сквозной канал (14) головки токоввода.

Головка токоввода (13) содержит герметичный разъем (15) соединения концов фазных обмоток (24) линейного электродвигателя (1) с муфтой кабельного ввода питающего кабеля (31). Каждые три последовательно расположенные индукционные катушки фаз А, В, С (7) с прилегающими стальными сердечниками (6) образуют полюсные деления статора (22), каждый постоянный магнит (11) на цельнометаллическом валу (10) с двумя прилегающими магнитопроводящими сердечниками (12) образуют полюсные деления слайдера (23). Последовательно соединенные полюса статора, ограниченные торцевыми крышками и подшипниками - центраторами (9) образуют модули (5). В модуль включают удобное для сборки количество полюсов, например, двенадцать. В этом случае в модуль входят 36 индукционных катушек. Статор линейного двигателя собирается из модулей, которые соединяются последовательно. Статор линейного двигателя, собранный, например, из 14 модулей будет включать в выбранном примере 168 полюсов и, соответственно 504 индукционных катушки. Реально изготовлены и испытанный в составе заявляемой погружной насосной установки линейный электродвигатель имел следующие характеристики активной части: параметры статора: количество модулей - 14, длина модуля - 372 мм, количество полюсов в модуле - 12, длина полюса (полюсное деление статора) - 31 мм, количество катушек в полюсе - 3, общее число катушек 504, длина межмодульных интервалов - 31 мм; параметры слайдера: количество полюсов - 224, количество постоянных магнитов -224, длина полюса (полюсное деление слайдера) - 31 мм, выбег слайдера - 1302 мм.

В нижней части корпуса (2) электродвигателя через патрубок-удлинитель (16) установлен компенсатор давления (17), преимущественно, диафрагменный, маслозаполненная полость которого гидравлически соединена с полостью статора (3), например, посредством трубок (19), которые могут быть проложены по поверхности патрубка - удлинителя (16).

В промысловых условиях погружной электродвигатель (1) устанавливается под погружным плунжерным насосом возвратно-поступательного действия (25). При этом отсутствие сквозного канала в слайдере для прохождения добываемой жидкости обеспечивает возможность увеличения сечения активных материалов статора и слайдера и увеличения тягового усилия погружного линейного электродвигателя.

Предлагаемая погружная бесштанговая насосная установка работает следующим образом. В линейном электродвигателе (1) при питании обмоток индукционных катушек (7) статора (3) переменным трехфазным током слайдер под действием электромагнитных сил совершает возвратно-поступательные движения, которые передаются слайдером (21) плунжеру насоса через шток (20) плунжера насоса. При этом, добываемая жидкость через перфорации цилиндра насоса (25), всасывающий (28) и нагнетательный (29) клапаны, нагнетается в насосно-компрессорные трубы (30) и далее в системы сбора на поверхности (на чертеже не показаны).

Конструкция заявляемой погружной бесштанговой насосной установки выполнена из разборно связанных между собой конструктивных единиц: плунжерный насос (25) - головка токоввода (13), силовой кабель (31) - головка токоввода (13), головка токоввода (13) - корпус (2) линейного двигателя (1); корпус (2) линейного двигателя (1) - корпус плунжерного насоса (26), слайдер (21) линейного двигателя (1) - шток (20) плунжер плунжерного насоса(25), гидравлический компенсатор (17) - корпус (2) линейного двигателя (1). При сборке на муфте (18) линейного двигателя (1) устанавливается головка токоввода (13), на которую крепится плунжерный насос (25). Благодаря такому соединению, обеспечивается ремонтопригодность электродвигателя.

Монтаж предлагаемой погружной бесштанговой насосной установки на скважине осуществляется в следующей последовательности:

Сборка 1. Головка токоввода (13) резьбовым соединением крепится к корпусу линейного двигателя (1);

Сборка 2. Гидравлический компенсатор (17) резьбовым соединением крепится к линейному электродвигателю (1) с нижнего торца.

Сборка 3. Сборка 1-2 подъемным краном вводится в скважину и временно удерживается на колонном фланце.

Сборка 4. Плунжерный насос (25) подъемным краном подвешивается над сборкой 1-2, вал (10) слайдера (21) электродвигателя (1) резьбовым соединением соединяется со штоком (20) плунжера (27) насоса (25).

Сборка 5. Корпус плунжерного насоса (26) резьбовым соединением соединяется с корпусом головки токоввода (13).

Сборка 6. Сборка 5 подъемным краном вводится в скважину и временно удерживается на колонном фланце.

Сборка 7. В герметичном разъеме (15) головки токоввода (5) крепится муфта кабельного удлинителя питающего кабеля (31) для соединения с выводами обмотки (24) статора (3).

Сборка 8. Собранная погружная бесштанговая насосная установка вместе с кабелем спускается в скважину на НКТ (30) в зону продуктивного пласта.

Сборка 9. На поверхности питающий кабель присоединяется к источнику питания станции с блоком цифрового программного управления (на чертеже не показано).

После завершения указанных сборочных операций предлагаемая погружная бесштанговая насосная установка готова к работе по подъему жидкости из скважины.

Конструкция предлагаемой погружной бесштанговой насосной установки выполнена из разборно соединенных между собой конструктивных единиц. Благодаря такому соединению, во-первых, обеспечивается техническая возможность проведения спуско-подъемных работ оборудования при стандартных подъемных кранах, а, во-вторых, обеспечивается ремонтопригодность оборудования.

Опытно-промышленные и цеховые испытания предлагаемых погружных бесштанговых насосных установок (установок насосных с линейным приводом) проведены на нефтяных месторождениях Пермского Прикамья и Западной Сибири.

В результате проведенных опытно-промысловых испытаний у предлагаемых погружных бесштанговых насосных установок подтверждены следующие преимущества:

- повышение их надежности по сравнению с аналогами (ресурс работы увеличен на 30%), вследствие, оптимизации теплового режима линейного электродвигателя, уменьшения трения, снижения вибраций при движении слайдера.

- обеспечение ремонтопригодности установки, снижение трудозатрат при эксплуатации.

- повышение тягового усилия из расчета на единицу длины линейного двигателя по сравнению с аналогами.

Изобретение относится к конструкциям бесштанговых глубинных насосно-скважинных установок для добычи пластовых жидкостей в нефтедобыче.. Установка содержит погружной плунжерный насос 25, состоящий из корпуса 26, плунжера 27, всасывающего 28 и нагнетательного клапана 29, штока 20. С насосом 25 через головку токоввода 13 связан погружной линейный электродвигатель (ЛЭД) 1, установленный под насосом. ЛЭД 1. Он включает корпус 2, внутри которого размещен статор 3 с установленными на тонкостенных втулках 4 модулями (М) 5, состоящими из сердечников 6 и индукционных катушек (ИК) 7. Каждый М 5 ограничен торцевыми крышками (ТК) 8. Между М 5 установлены подшипники-центраторы 9. Расстояния между ТК 8 смежных М 5 выполнены по всей длине статора равными между собой и строго кратными длине полюсного деления 22 статора. Длины полюсных делений статора, равные ширине трех ИК 7 с тремя прилегающими сердечниками 6, выполненными равными длинам полюсных делений 23 слайдера, измеряемых шириной постоянного магнита 11 с двумя прилегающими магнитопроводящими сердечниками 12. Внутри статора 3 размещен слайдер 21, состоящий из вала 10, с установленными на нем постоянными магнитами 11 и магнитопроводящими сердечниками 12. Вал 10 соединен со штоком 20. В нижней части корпуса 2 ЛЭД установлен компенсатор давления 17, маслозаполненная полость которого гидравлически соединена с полостью статора 3. Погружная установка спускается в скважину на насосно-компрессорных трубах и подключается к наземному оборудованию силовым кабелем. Повышается тяговое усилие и надежность, при одновременном обеспечении ремонтопригодности 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Погружная бесштанговая насосная установка, содержащая плунжерный насос и установленный под указанным плунжерным насосом погружной линейный электродвигатель, включающий цилиндрический корпус, внутри которого размещен статор, выполненный с периодически установленными на тонкостенных втулках из нержавеющей стали равных по длине частей - модулей, состоящих из стальных сердечников и соединенных между собой индукционных катушек, образующих группы обмоток, при этом каждый модуль ограничен торцевыми крышками, а между модулями установлены опорные направляющие в виде подшипников-центраторов, и соосно установленную внутри статора с образованием кольцевой полости головку возвратно-поступательного действия - слайдер, состоящий из цельнометаллического вала с установленными на нем постоянными магнитами и магнитопроводящими сердечниками, при этом вал слайдера выполнен с возможностью жесткого соединения напрямую со штоком плунжера погружного насоса, отличающаяся тем, что установка дополнительно содержит маслозаполненный компенсатор давления, установленный жестко сочлененным с нижней частью корпуса линейного электродвигателя, при этом полость компенсатора гидравлически соединена с кольцевой полостью двигателя, а также дополнительно содержит в верхней части корпуса электродвигателя головку токоввода с герметичным разъемом для соединения фазных обмоток линейного электродвигателя с муфтой кабельного ввода питающего кабеля и со сквозным осевым каналом, диаметр которого выполнен с возможностью свободного возвратно-поступательного движения в нем связки слайдер - шток плунжера погружного насоса, при этом расстояния между торцевыми крышками смежных модулей статора, занимаемыми подшипниками-центраторами, выполнены по всей длине статора равными между собой и строго кратными длине полюсного деления статора, длины полюсных делений статора, измеряемые шириной трех индукционных катушек с тремя прилегающими стальными сердечниками, выполнены строго равными длинам полюсных делений слайдера, измеряемых шириной постоянного магнита с двумя прилегающими магнитопроводящими стальными сердечниками.

2. Погружная установка по п. 1, отличающаяся тем, что нижняя часть корпуса линейного электродвигателя выполнена с возможностью сочленения с маслозаполненным компенсатором давления через патрубок-удлинитель, а полость компенсатора гидравлически соединена с кольцевой полостью электродвигателя посредством трубок, проложенных по поверхности патрубка-удлинителя.