Установка магнитогидравлическая насосная плунжерная Российский патент 2023 года по МПК F04B47/08 E21B17/02 

Изобретение относится к насосным установкам и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности при эксплуатации малодебитных скважин с осложненными характеристиками нефтяного пласта для добычи пластовой жидкости (смеси нефти, воды, газа и минеральных примесей).

Известна установка погружная электрогидроприводная, содержащая погружной электродвигатель с протектором, кинематически связанный с приводным насосом, плунжерный рабочий насос, масляный бак, компенсатор объемного расширения масла и гидродвигатель с поршнями, подпоршневые полости которого подключены через автоматический реверсивный клапан к всасывающей и нагнетательной линиям приводного насоса, а поршни гидродвигателя соединены с плунжерами рабочего насоса, установка снабжена поршневым гидрокомпенсатором, надпоршневая полость которого связана с выходом плунжерного рабочего насоса, а подпоршневая - с надпоршневыми полостями гидродвигателя (патент RU 132844, МПК F04B 47/08, опубл. 27.09.2013 г.).

Известна установка погружная электрогидроприводная, которая содержит погружной электродвигатель с гидрозащитой, кинематически связанный с приводным насосом. Рабочий насос приводится в действие гидродвигателем. Механизм возвратно-поступательного перемещения плунжера рабочего насоса содержит соединенные штоками силовой и возвратный гидроцилиндры, выполненные с возможностью переключения позиций гидрораспределителя в конце хода штока гидродвигателя. Механизм соединения штоков гидроцилиндров выполнен в виде шарниров. Компенсатор гидропривода, гидравлически связанный со сливной магистралью гидропривода, размещен в верхней части установки над рабочим насосом и снабжен спускным клапаном. Блок управления приводного насоса дополнительно содержит устройство защиты от обратного вращения вала электродвигателя, выполненное в виде обратного клапана. Повышается надежность установки путем дефорсирования приводного насоса гидропривода и уплотнительных элементов силового гидроцилиндра гидродвигателя, а также зашиты установки от тепловых расширений рабочей жидкости и обратного вращения вала электродвигателя (патент RU 2210003, МПК F04B 47/08, опубл. 10.08.2003 г.).

Известна установка погружная электрогидроприводная, которая содержит погружной электродвигатель с протектором, кинематически связанный с приводным насосом. Содержит плунжерный рабочий насос, масляный бак, компенсатор объемного расширения масла, поршневой гидрокомпенсатор и гидродвигатель с поршнями, соединенными с плунжерами рабочего насоса. Подпоршневые полости гидродвигателя подключены к всасывающей и нагнетательной линиям приводного насоса через гидрораспределитель. Надпоршневые полости через дроссельные отверстия гидравлически связаны с подпоршневой полостью гидрокомпенсатора, надпоршневая полость которого гидравлически связана посредством обратных клапанов с выходом плунжерного рабочего насоса (патент RU 2579790, МПК F04B 47/08, опубл. 10.04.2016 г.). Принято за прототип.

Недостатком известной конструкции является недостаточная надежность, поскольку при эксплуатации установки во время рабочего хода поршня добываемая жидкость перетекает через зазор между плунжером и цилиндром в надпоршневую полость и смешивается с гидравлической жидкостью приводного насоса, что приводит к выходу всей установки из строя.

Технической проблемой, решаемой изобретением, является повышение надежности работы насосной установки и срока ее эксплуатации.

Технический результат - обеспечение передачи усилия на плунжерный насос с гидродвигателя с полной герметизацией гидродвигателя и погружного электродвигателя.

Проблема решается, а технический результат достигается установкой насосной погружной, содержащей погружной электродвигатель, кинематически связанный с масляным насосом, погружной плунжерный насос со штоком, гидродвигатель со штоком, расположенный внутри масляного бака, при этом подпоршневые полости гидродвигателя подключены через гидрораспределитель к всасывающей и нагнетательной линиям масляного насоса. В отличие от прототипа между гидродвигателем и погружным плунжерным насосом расположена линейная магнитная муфта с разделителем сред, выполненная в виде двух цилиндров, внешнего и внутреннего, один из которых размещен внутри другого, причем каждый цилиндр образован расположенными один над другим постоянными магнитами с чередующимся направлением намагниченности, при этом магниты внутреннего цилиндра жестко зафиксированы на верхнем конце штока гидродвигателя, а магниты внешнего цилиндра жестко зафиксированы на толкателе внутри него, причем толкатель выполнен в виде полого штока, соединенного со штоком плунжерного насоса, при этом разделитель сред выполнен в форме трубы с заглушкой с одной стороны, а с другой стороны герметично соединен с корпусом масляного бака посредством сварки или закреплен на масляном баке посредством присоединительной резьбы с канавками, в которые установлены резиновые уплотнения, с обеспечением герметичного прижатия к внутренней поверхности масляного бака, причем магниты внутреннего цилиндра муфты расположены во внутренней полости разделителя сред, а магниты внешнего цилиндра - с внешней стороны разделителя сред, кроме того, между магнитами каждого цилиндра муфты размещены промежуточные кольца из стали, а давление масла внутри погружного электродвигателя и масляного бака уравновешено с давлением пластовой жидкости.

Технический результат достигается за счет применения линейной магнитной муфты, в которой установлен разделитель сред. Муфта обеспечивает передачу усилия на плунжерный насос с гидродвигателя. Во время работы установки происходит возвратно-поступательное движение штока гидродвигателя, которое за счет возникновения между магнитами муфты удерживающих сил передается на шток плунжерного насоса через толкатель, в результате чего приводится в действие плунжерный насос. Установка разделителя сред указанным образом обеспечивает полную герметизацию внутреннего пространства гидродвигателя и электродвигателя от проникновения пластовой жидкости.

Сущность поясняют чертежи, где показана заявляемая установка:

Фиг. 1 - общий вид заявляемой установки в комплекте с другим оборудованием;

Фиг. 2 - погружная часть установки;

Фиг. 3 - линейная магнитная муфта.

На фигурах показано:

1 - станция управления

2 - трансформатор

3 - погружной кабель

4 - насосно-компрессорные трубы (НКТ)

5 - погружной плунжерный насос

6 - линейная магнитная муфта

7 - гидродвигатель

8 - блок гидрозащиты электродвигателя 9

9 - погружной электродвигатель

10 - система телеметрии

11 - разделитель сред муфты

12 - масляный бак

13 - масляный насос

14 - гидрораспределитель

15 - предохранительный клапан

16 - кулачковый клапан

17 - поршень гидроцилиндра 18

18 - гидроцилиндр гидродвигателя 7

19 - магниты внешнего цилиндра муфты 6

20 - магниты внутреннего цилиндра муфты 6

21 - толкатель

22 - шток гидродвигателя

23 - цилиндр насоса 5

24 - шток насоса 5

25 - нагнетательный клапан насоса 5

26 - всасывающий клапан насоса 5

27 - резиновые уплотнения разделителя сред муфты.

Далее описано использование установки в наиболее желательном варианте применения, что не ограничивает правовую охрану изобретения.

Заявляемую установку подключают через погружной кабель 3 и повышающий трансформатор 2 к станции управления 1. Для отслеживания параметров двигателя и скважинных условий в нижней части погружного электродвигателя 9 может быть установлен погружной блок телеметрии 10. На всасывающей линии для принудительного создания давления в гидрораспределителе 14 для его переключения могут быть установлены кулачковые клапаны, а на нагнетательной линии - тормозные клапаны для исключения обратного протекания гидравлической жидкости и снижения нагрузки на гидрораспределитель.

Установка перекачивает пластовую жидкость следующим образом.

Толкатель 21, выполненный в виде полого штока, соединен со штоком 24 плунжерного насоса 5. Во время работы установки происходит возвратно-поступательное движение штока 22 гидродвигателя 7, которое за счет возникновения между магнитами муфты 6 удерживающих сил передается на шток 24 плунжерного насоса 5 через толкатель 21, в результате чего приводится в действие плунжерный насос 5. Муфта обеспечивает передачу усилия на плунжерный насос 5 с гидродвигателя 7.

При этом для герметизации внутреннего пространства погружного электродвигателя 9 и гидродвигателя 7 устройство содержит разделитель сред 11 муфты 6. Во внутренней полости разделителя сред расположены магниты 20 внутреннего цилиндра магнитной муфты 6, которые жестко зафиксированы на верхнем штоке гидродвигателя 7, а с внешней стороны разделителя сред расположены магниты 19 внешнего цилиндра магнитной муфты 6, которые, в свою очередь, расположены внутри толкателя и жестко зафиксированы на толкателе 21. Разделитель сред выполнен в форме трубы с заглушкой с одной стороны и резьбовой частью с резиновыми уплотнениями с другой или приварен посредством сварки к масляному баку. В первом случае разделитель сред 11 закреплен резьбовой частью на масляном баке, при этом резиновые уплотнения 27, установленные в канавки резьбовой части разделителя сред 11, прижимаются к внутренней поверхности масляного бака 12 и обеспечивают герметичность. Давление масла внутри погружного электродвигателя и масляного бака уравновешено с давлением пластовой жидкости. Это может быть обеспечено, например, блоком гидрозащиты электродвигателя или компенсатором поршневого типа или мембранного, а также применением в комплексе со стандартной гидрозащитой от ЭЦН.

Таким образом, обеспечивается полная герметизация гидродвигателя и погружного электродвигателя.

Изобретение относится к установкам насосным погружным. Установка содержит погружной электродвигатель 9, кинематически связанный с масляным насосом 13, погружной плунжерный насос со штоком 24, гидродвигатель со штоком 22, расположенный внутри масляного бака 12. Между гидродвигателем и погружным плунжерным насосом расположена линейная магнитная муфта 6 с разделителем сред 11, выполненная в виде внешнего и внутреннего цилиндров. Каждый цилиндр образован расположенными один над другим постоянными магнитами 19 и 20 с чередующимся направлением намагниченности. Магниты 20 внутреннего цилиндра жестко зафиксированы на верхнем конце штока 22. Магниты 19 внешнего цилиндра жестко зафиксированы на толкателе 21 внутри него. Толкатель 21 выполнен в виде полого штока, соединенного со штоком 24. Разделитель 11 выполнен в форме трубы с заглушкой с одной стороны, а с другой стороны герметично соединен с корпусом бака 12. Магниты 20 расположены во внутренней полости разделителя 11, а магниты 19 - с внешней стороны разделителя 11. Давление масла внутри электродвигателя 9 и бака 12 уравновешено с давлением пластовой жидкости. Изобретение направлено на повышение надежности работы установки и срока её эксплуатации. 3 ил.

Установка насосная погружная, содержащая погружной электродвигатель, кинематически связанный с масляным насосом, погружной плунжерный насос со штоком, гидродвигатель со штоком, расположенный внутри масляного бака, при этом подпоршневые полости гидродвигателя подключены через гидрораспределитель к всасывающей и нагнетательной линиям масляного насоса, отличающаяся тем, что между гидродвигателем и погружным плунжерным насосом расположена линейная магнитная муфта с разделителем сред, выполненная в виде двух цилиндров, внешнего и внутреннего, один из которых размещен внутри другого, причем каждый цилиндр образован расположенными один над другим постоянными магнитами с чередующимся направлением намагниченности, при этом магниты внутреннего цилиндра жестко зафиксированы на верхнем конце штока гидродвигателя, а магниты внешнего цилиндра жестко зафиксированы на толкателе внутри него, причем толкатель выполнен в виде полого штока, соединенного со штоком плунжерного насоса, при этом разделитель сред выполнен в форме трубы с заглушкой с одной стороны, а с другой стороны герметично соединен с корпусом масляного бака посредством сварки или закреплен на масляном баке посредством присоединительной резьбы с канавками, в которые установлены резиновые уплотнения, с обеспечением герметичного прижатия к внутренней поверхности масляного бака, причем магниты внутреннего цилиндра муфты расположены во внутренней полости разделителя сред, а магниты внешнего цилиндра - с внешней стороны разделителя сред, кроме того, между магнитами каждого цилиндра муфты размещены промежуточные кольца из стали, а давление масла внутри погружного электродвигателя и масляного бака уравновешено с давлением пластовой жидкости.