Гидроприводной погружной насосный агрегат Российский патент 2024 года по МПК F04B47/08 

Устройство предназначено для откачивания жидкости из скважин, например, добычи нефти.

Известен скважинный электрогидроприводной насосный агрегат (RU 2235907, F04В 47/06, 14.04.03г.). Рабочий насос и гидродвигатель его располагаются в скважине. Недостатком устройства является сложность конструкции, большая трудоемкость изготовления и низкая надежность при эксплуатации.

Из известных устройств наиболее близким к предлагаемому изобретению является гидроприводной погружной насосный агрегат (RU 2296884, F04В 47/06,

В данном агрегате в компенсаторе используется эластичный разделитель сред, который в процессе эксплуатации постоянно испытывает растяжение и сжатие. Температура эксплуатации в добывающих скважинах может достигать 200°С, добываемая жидкость может иметь сложный химический состав. В сложных условиях эксплуатации высока вероятность повреждения разделителя сред. В случае его повреждения добываемая жидкость попадет в гидросистему силового насоса и может привести к выходу его из строя.

Настоящим изобретением решается задача по упрощению конструкции, повышению надежности и эффективности устройства.

Технический результат достигается тем, что в гидроприводном погружном насосном агрегате, включающем погружной электродвигатель с гидрозащитой, силовой насос, гидродвигатель с цилиндром и поршнем, рабочий цилиндр с клапанами и плунжером, соединенным с поршнем гидродвигателя штоком, золотниковый распределитель и головку, причем силовой насос, компенсатор, цилиндр гидродвигателя и рабочий цилиндр соединены переходниками, имеющими фланец и резьбовые ниппели, эксцентричные фланцу и завернутые в резьбу, выполненную в компенсаторе, в цилиндре гидродвигателя и рабочем цилиндре, головка так же имеет фланец и эксцентричный ему ниппель, завернутый в резьбу рабочего цилиндра, рабочий цилиндр выполнен двухстороннего действия с всасывающим и нагнетательным клапанами в штоковой и бесштоковой камерах, всасывающий и нагнетательный клапаны штоковой камеры рабочего цилиндра размещены в периферической части фланца переходника между гидродвигателем и рабочим цилиндром, всасывающий клапан бесштоковой камеры рабочего цилиндра размещен в периферической части фланца головки, а нагнетательный клапан бесштоковой камеры рабочего цилиндра размещен по оси фланца головки, золотниковый распределитель размещен в указанном переходнике между гидродвигателем и рабочим цилиндром с выходом концов золотника в штоковые камеры гидродвигателя и рабочего цилиндра, в указанном переходнике размещены также эластичные уплотнения штока, соединяющего поршень гидродвигателя с плунжером рабочего цилиндра, распределитель с силовым насосом и бесштоковой камерой гидродвигателя, а также клапаны штоковой камеры рабочего цилиндра с головкой гидравлически связаны с помощью соединительных трубок с резьбовыми штуцерами, завернутыми в периферические части фланцев соответствующих переходников и головки, согласно изобретению, внутренний объем компенсатора выполнен без эластичного разделителя, изолирован от внешней среды и одна его часть заполнена гидравлической жидкостью, а другая газом, который сжимаясь компенсирует разницу в объемах штоковой и бесштоковой камер гидродвигателя, при этом в компенсаторе размещен фильтр и сливная трубка для отработавшей гидравлической жидкости из гидродвигателя, оканчивающаяся ниже уровня гидравлической жидкости.

Компенсация разницы объемов штоковой и безштоковой камер гидродвигателя происходит за счет изменения объема газа, частично заполняющего компенсатор. Этим исключается попадание добываемой жидкости в гидросистему агрегата в случае повреждения разделителя. Так же использование газового демпфера позволяет отказаться от переливного клапана. Изоляция внутреннего объема компенсатора от внешней среды позволяет разместить в нем фильтр очистки гидравлической жидкости. Таким образом из конструкции исключается стыковочный узел между компенсатором и фильтром. С целью исключения возможного негативного влияния на гидравлическую жидкость кислорода, присутствующего в воздухе, свободный от жидкости объем компенсатора можно заполнить инертным по отношению к ней газом.

На фиг.1 показан продольный разрез гидроприводного погружного насосного агрегата. На фиг.2 показан поперечный разрез переходника 14, на котором показаны трубка 24, соединяющая силовой насос и золотниковый распределитель, трубка 25 для отработавшей жидкости и трубка 26, соединяющая золотниковый распределитель с бесштоковой камерой гидродвигателя. На фиг.3 показан фрагмент переходника 15 с клапанами 18, 19 и соединительной трубкой 27.

Гидроприводной погружной насосный агрегат включает погружной электродвигатель 1 с гидрозащитой, силовой насос 2, фильтр 3, компенсатор 4 с трубкой слива 5, гидродвигатель с цилиндром 7 и поршнем 8, рабочий цилиндр 9 с плунжером 10, золотниковый распределитель 11 и головку 12. Силовой насос, компенсатор, цилиндр гидродвигателя и рабочий цилиндр последовательно соединены переходниками 13, 14 и 15, имеющими фланец и резьбовые ниппели, причем ниппели эксцентричны фланцу и завернуты в резьбу, выполненную в компенсаторе, в цилиндре гидродвигателя и в рабочем цилиндре. Головка также имеет фланец и эксцентричный ему резьбовой ниппель, завернутый в резьбу рабочего цилиндра. В соответствующих местах ниппели уплотнены эластичными кольцами 16. Поршень гидродвигателя и плунжер рабочего цилиндра соединены штоком 17. Рабочий цилиндр двухстороннего действия. Всасывающий 18 и нагнетательный 19 клапаны штоковой камеры рабочего цилиндра размещены в периферической части фланца переходника 15. Всасывающий клапан 20 бесштоковой камеры рабочего цилиндра размещен в периферической части фланца головки, а нагнетательный клапан 21 - по его оси. Золотниковый распределитель 11 и эластичные уплотнительные манжеты 22 и 23 штока 17 также размещены в переходнике 15. Концы золотника выходят в штоковые камеры гидродвигателя и рабочего цилиндра. Гидравлическая связь распределителя с силовым насосом и бесштоковой камерой гидродвигателя осуществлена с помощью соединительных трубок 24 и 26, снабженных резьбовьми штуцерами, которые завернуты во фланцы переходников 13, 14 и 15. С штоковой полостью гидродвигателя распределитель связан каналами, выполненными в переходнике 15. Соединительная трубка 27 связывает клапан 19 с головкой, с ее областью выше клапана 21. В переходнике 13 размещен предохранительный клапан и клапан для заполнения гидросистемы агрегата гидравлической жидкостью, на (чертежах не показаны), а в переходниках 14 и 15 размещены пробки 6 для выпуска воздуха. Электроэнергия подается к погружному электродвигателю по бронированному кабелю 29, который размещается в каналах, выполненных во фланцах головки и переходников, и пропускается между двух ребер 30, установленных на корпусе силового насоса.

Гидроприводной агрегат работает следующим образом. Перед спуском в скважину гидросистема агрегата заполняется гидравлической жидкостью через клапан в переходнике 13, а воздух выпускается из отверстий под пробки 6 в переходниках 14 и 15. Агрегат спускается в скважину под уровень жидкости на колонне подъемных труб, которые заворачиваются в выходное резьбовое отверстие головки. При этом через клапаны рабочего цилиндра жидкость поступает в подъемные трубы и заполняет их до уровня в скважине.

При включении электродвигателя гидравлическая жидкость из нагнетательной линии силового насоса по соединительной трубке 24 подается к распределителю. В зависимости от положения золотника распределителя гидравлическая жидкость поступает в штоковую или бесштоковую камеры гидродвигателя и приводит в движение поршень 8 и соединенный с ним плунжер 10. Дойдя до своего крайнего положения, поршень 8 или плунжер 10 воздействуют на выходящие концы золотника распределителя, золотник перемещается, и система реверсируется. Отработавшая гидравлическая жидкость по соединительной трубке 25, каналу в переходнике 14 и сливной трубке 5, поступает в компенсатор ниже уровня газа, частично заполняющего компенсатор, далее через фильтр поступает во всасывающую линию силового насоса. Так организуется циркуляция, охлаждение и фильтрация гидравлической жидкости в гидросистеме агрегата и возвратно-поступательное движение плунжера10 рабочего цилиндра. Разница в объемах гидравлической жидкости в штоковой и бесштоковой полостях гидродвигателя компенсируется изменением объема газа в компенсаторе. При полностью выдвинутом штоке гидродвигателя объем гидравлической жидкости в компенсаторе минимальный и занимает от 1/3 до 1/2 его объема. При полностью втянутом штоке объем гидравлической жидкости в компенсаторе максимальный и занимает от 1/2 до 3/4 объема компенсатора. При изменениях объема гидравлической жидкости объем газа в компенсаторе меняется с изменением давления. Изменение давления на входе от 1 атмосферы до 2 атмосфер не оказывает существенного влияния на выходное давление силового насоса. При перемещении плунжера открываются соответствующие клапаны (19 и 21 или 18 и 20) и жидкость из скважины поступает в одну из камер рабочего цилиндра и одновременно из другой камеры вытесняется в подъемные трубы и далее на поверхность. Так происходит двухсторонняя работа рабочего цилиндра 9. Жидкость, которая может перетекать по зазору между плунжером и рабочим цилиндром, попадает из одной камеры рабочего цилиндра в другую и не загрязняет гидравлическую жидкость гидросистемы. Уплотнения 22 и 23 штока 17 работают без перепада давления, поскольку давление в штоковых камерах гидродвигателя и силового цилиндра изменяется синхронно. Предохранительный клапан ограничивает повышение давления в нагнетательной линии силового насоса выше установленной величины, выпуская в необходимых случаях часть гидравлической жидкости из нее во всасывающую линию.

Применение компенсатора без использования эластичного разделителя сред позволило упростить конструкцию агрегата и повысить его надежность.

Изобретение предназначено для откачивания жидкости из скважин. Гидроприводной погружной насосный агрегат включает погружной электродвигатель 1 с гидрозащитой, силовой насос 2, гидродвигатель с цилиндром 7 и поршнем 8, рабочий цилиндр 9 с клапанами и плунжером 10, соединенным с поршнем 8 штоком 17, золотниковый распределитель 11 и головку 12. Насос 2, компенсатор 4, цилиндр 7 и цилиндр 9 соединены переходниками 13, 14, 15, имеющими фланец и резьбовые ниппели, эксцентричные фланцу и завернутые в резьбу, выполненную в компенсаторе 4, в цилиндре 7 и цилиндре 9 соответственно. Цилиндр 9 выполнен двухстороннего действия с всасывающим и нагнетательным клапанами в штоковой камере и всасывающим и нагнетательным клапанами 20 и 21 в бесштоковой камерах. Внутренний объем компенсатора 4 выполнен без эластичного разделителя, изолирован от внешней среды и одна его часть заполнена гидравлической жидкостью, а другая газом, который, сжимаясь, компенсирует разницу в объемах штоковой и бесштоковой камер гидродвигателя. В компенсаторе 4 размещен фильтр 3 и сливная трубка 5 для отработавшей гидравлической жидкости из гидродвигателя, оканчивающаяся ниже уровня гидравлической жидкости. Изобретение направлено на упрощение конструкции, повышение надежности и эффективности устройства. 3 ил.

Гидроприводной погружной насосный агрегат, включающий погружной электродвигатель с гидрозащитой, силовой насос, гидродвигатель с цилиндром и поршнем, рабочий цилиндр с клапанами и плунжером, соединенным с поршнем гидродвигателя штоком, золотниковый распределитель и головку, причем силовой насос, компенсатор, цилиндр гидродвигателя и рабочий цилиндр соединены переходниками, имеющими фланец и резьбовые ниппели, эксцентричные фланцу и завернутые в резьбу, выполненную в компенсаторе, в цилиндре гидродвигателя и рабочем цилиндре, головка также имеет фланец и эксцентричный ему ниппель, завернутый в резьбу рабочего цилиндра, рабочий цилиндр выполнен двухстороннего действия с всасывающим и нагнетательным клапанами в штоковой и бесштоковой камерах, всасывающий и нагнетательный клапаны штоковой камеры рабочего цилиндра размещены в периферической части фланца переходника между гидродвигателем и рабочим цилиндром, всасывающий клапан бесштоковой камеры рабочего цилиндра размещен в периферической части фланца головки, а нагнетательный клапан бесштоковой камеры рабочего цилиндра размещен по оси фланца головки, золотниковый распределитель размещен в указанном переходнике между гидродвигателем и рабочим цилиндром с выходом концов золотника в штоковые камеры гидродвигателя и рабочего цилиндра, в указанном переходнике размещены также эластичные уплотнения штока, соединяющего поршень гидродвигателя с плунжером рабочего цилиндра, распределитель с силовым насосом и бесштоковой камерой гидродвигателя, а также клапаны штоковой камеры рабочего цилиндра с головкой гидравлически связаны с помощью соединительных трубок с резьбовыми штуцерами, завернутыми в периферические части фланцев соответствующих переходников и головки, отличающийся тем, что внутренний объем компенсатора выполнен без эластичного разделителя, изолирован от внешней среды и одна его часть заполнена гидравлической жидкостью, а другая газом, который, сжимаясь, компенсирует разницу в объемах штоковой и бесштоковой камер гидродвигателя, при этом в компенсаторе размещен фильтр и сливная трубка для отработавшей гидравлической жидкости из гидродвигателя, оканчивающаяся ниже уровня гидравлической жидкости.