Секционный скважинный аксиально-поршневой насос для добычи нефти Российский патент 2024 года по МПК F04B47/06 F04B23/06 F04B1/20 

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к секционным скважинным аксиально-поршневым насосам, которые могут быть использованы для добычи нефти.

Известен аксиально-поршневой насос (https://dic.academic.ru/dic.nsf/polytechnic/206/%D0%90%D0%9A%D0%A1%D0%98%D0%90%D0%9B%D0%AC%D0%9D%D0%9E) состоит из корпуса с установленным в нем блоком цилиндров с поршнем, установленным на приводном валу с пальцем и наклонным диском, на палец установлен золотник, снабженный полостями всасывания и нагнетания.

Насос обладает следующими недостатками, не позволяющими эксплуатировать его в нефтедобывающих скважинах с целью добычи нефти:

- высокая удельная металлоемкость;

- низкая производительность;

- конструкция насоса, а именно расположение всасывающего и нагнетательного патрубков, не позволяющее выполнять параллельное соединение насосов в стесненных условиях (например, в нефтедобывающей скважине диаметром 130 мм);

- отсутствие в конструкции насоса каналов, посредством которых формируется изолированный от зоны всасывания общий поток с нагнетательных патрубков соединенных параллельно насосов.

Также известен аксиально-поршневой насос (патент RU № 66435, МПК F04B 1/20, опубл. 10.09.2007 г., Бюл. № 25), содержащий корпус, в котором установлены качающий блок цилиндров с поршнями, крышку, над которой в корпусе выполнена всасывающая полость насоса, и установленную на наклонном основании пяту с подпятниками, при этом блок цилиндров посредством шлицевого соединения связан с приводным валом, установленным в корпусе на подшипниках качения, в подпятниках выполнены сферические опоры, поршни выполнены со сферическими головками, установленными в сферических опорах подпятников с образованием сферических шарниров, пята расположена в полости корпуса между блоком цилиндров и одним из подшипников качения, а всасывающая полость насоса сообщена посредством перепускного канала с полостью корпуса, в которой установлена пята, на крышке установлен вспомогательный насос объемного типа, например шестеренный насос, вал которого через муфту соединен с приводным валом насоса, причем всасывающей стороной вспомогательный насос сообщен с полостью корпуса, в которой установлена пята для поддержания в последней давления ниже, чем давление во всасывающей полости, нагнетательной стороной вспомогательный насос сообщен с всасывающей полостью, а в перепускном канале установлен обратный клапан.

Насос обладает следующими недостатками, не позволяющими эксплуатировать его в нефтедобывающих скважинах с целью добычи нефти:

- более высокая сложность (большее количество деталей);

- низкая производительность;

- конструкция насоса, а именно расположение всасывающего и нагнетательного патрубков, не позволяющих выполнять параллельное соединение насосов в стесненных условиях (например, в нефтедобывающей скважине внутренним диаметром 130 мм);

- отсутствие каналов, посредством которых формируется изолированный от зоны всасывания общий поток с нагнетательных патрубков соединенных параллельно насосов.

Известен секционный скважинный аксиально-поршневой насос для добычи нефти (WO 2021150353 A1, 29.07.2021, F04B 47/00), каждая секция которого включает корпус с установленным в нем блоком цилиндров с поршнями, наклонным диском, установленными на приводном валу, при этом корпус снабжен отверстиями для поступления жидкости в цилиндры, а цилиндры снабжены приемными и нагнетательными каналами, причем нагнетательные каналы в блоке цилиндров соединены с общими каналами в корпусе.

Насос обладает следующими недостатками:

- низкая производительность.

Технической задачей изобретения является обеспечение добычи нефти из нефтедобывающих скважин с применением секционного скважинного аксиально-поршневого насоса для добычи нефти в широком диапазоне подач с возможностью регулирования подачи.

Техническая задача решается секционным скважинным аксиально-поршневым насосом для добычи нефти, каждая секция которого включает корпус с установленным в нем блоком цилиндров с поршнями, наклонным диском, установленными на приводном валу, корпус снабжен отверстиями для поступления жидкости в цилиндры, а цилиндры снабжены приемными и нагнетательными каналами, причем нагнетательные каналы в блоке цилиндров соединены с общими каналами в корпусе.

Новым является то, что сверху корпус закрыт верхней крышкой, а снизу - нижней крышкой, через которые пропущен установленный на подшипниках приводной вал, причем крышки также снабжены отверстиями для соединения с общими каналами корпуса и пазами с уплотнительными кольцами для обеспечения герметичного соединения секций друг с другом, при этом приводной вал снабжен входным и выходным участками, причем выходной участок выполнен с расширением и отверстием для входного участка вала следующей секции насоса.

На фиг. 1 изображен секционный скважинный аксиально-поршневой насос для добычи нефти.

На фиг. 2 - разрез А-А.

На фиг. 3 -разрез Б-Б.

Секционный скважинный аксиально-поршневой насос для добычи нефти (фиг. 1 - 3) содержит корпус 1, верхнюю крышку 2, нижнюю крышку 3. Внутри корпуса 1 установлен блок цилиндров 4 с поршнями 5, 5'. Через крышки 2 и 3 пропущен приводной вал 6 с закрепленным на нем наклонным диском 7, установленный с возможностью вращения на подшипниках 8 верхней крышки, 9 - нижней крышки и 10 - блока цилиндров.

Корпус снабжен отверстиями 11, 11', а блок цилиндров 4 снабжен приемными каналами 12, 12' для поступления жидкости в цилиндры блока цилиндров 4.

Нагнетательные каналы 13, 13' блока цилиндров 4 соединены с общими каналами 14, 14' в корпусе 1.

Крышки 2, 3 также снабжены отверстиями соответственно 15, 15' и 16, 16' для обеспечения гидравлической связи с общими каналами 14, 14' вышерасположенной секции насоса (на фиг. 1-3 не показана).

Крышки 2 и 3 также снабжены пазами соответственно 17, 17' и 18, 18' для уплотнительных колец, обеспечивающих герметичное соединение секций друг с другом (на фиг. 1-3 не показаны).

Приводной вал 6 снабжен входным 19 и выходным 20 участками. Выходной участок 20 выполнен с расширением и отверстием 21 для входного участка 19 вала следующей секции насоса (на фиг. 1-3 не показаны).

Работа насоса осуществляется следующим образом.

При вращении вала наклонный диск 7 воздействует на поршень 5', находящийся внизу (в нижней мёртвой точке), вследствие чего поршень 5' перемещается наверх внутрь цилиндра, происходит нагнетание жидкости через нагнетательный канал 13' в общий канал 14'. Одновременно с этим поршень 5, который находился вверху, перемещается вниз, происходит поступление жидкости в цилиндр через отверстие в корпусе 11 и приемный канал 12.

Приемный 12, 12' и нагнетательный 13, 13' каналы оснащены, например, клапанным или ниппельным устройством (на фиг. 1-3 не показаны), обеспечивающим открытие нагнетательных каналов 13, 13' при ходе поршней 5 или 5' вверх и закрытие при ходе вниз, и, соответственно, открытие приемного канала 12, 12' при ходе поршней 5 или 5' вниз и закрытие при ходе вверх.

Нагнетаемая жидкость, посредством канала 14, 14', являющегося общим для всех секций, соединяется в единый поток, который из последней секции (снизу-вверх) посредством ответного фланца (на фиг. 1-3 не показаны) попадает в насосно-компрессорные трубы (которые являются также несущими для насоса) (на фиг. 1-3 не показаны) и поднимается на дневную поверхность. Количество цилиндров зависит от реальных размеров элементов конструкции и требуемой подачи от одной секции и может составлять, например, 5, 7 и т.д. Первая секция (снизу-вверх) соединяется с электроприводом, например, ПЭД, применяемым в установках электроцентробежных насосов. Секции между собой соединяются, например, по типу фланцевого соединения при помощи шпилек (на фиг. 1-3 не показаны), где фланцами являются крышки корпуса 2, 3, между фланцами устанавливаются стальные уплотнительные кольца (на фиг. 1-3 не показаны), для которых имеются специальные пазы 17, 17' и 18, 18', входной участок вала 19 следующей секции вставляется во отверстие 21 выходного участка вала 20 предыдущей секции.

Для работы соединенные секции насоса погружаются под уровень жидкости, например, порядка 20-30 м, так, чтобы на уровне приемных отверстий 11, 11' в корпусе жидкость была сплошной (без свободного газа или пены), в этом случае обеспечивается открытие клапанного (или ниппельного) устройства приемного канала и наполнение цилиндра жидкостью, поршень 5 при этом без дополнительных толкающих устройств, например, пружины, двигается вниз.

Секционный скважинный аксиально-поршневой насос для добычи нефти обеспечивает добычу нефти из нефтедобывающих скважин.

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к секционным скважинным аксиально-поршневым насосам для добычи нефти. Насос содержит секции. Каждая секция включает корпус 1 с установленным в нем блоком цилиндров 4 с поршнями 5, 5', наклонным диском 7, установленными на приводном валу 6. Корпус 1 снабжен отверстиями 11, 11' для поступления жидкости в цилиндры 4. Цилиндры 4 снабжены приемными и нагнетательными каналами 12, 12' и 13, 13'. Нагнетательные каналы 13, 13' соединены с общими каналами 14, 14' в корпусе 1. Сверху корпус 1 закрыт верхней крышкой 2, а снизу - нижней крышкой 3. Через крышки 2, 3 пропущен установленный на подшипниках 8, 9, 10 вал 6. Крышки 2, 3 снабжены отверстиями 15, 15', 16, 16' для соединения с общими каналами 14, 14' корпуса 1 и пазами 17, 17', 18, 18' с уплотнительными кольцами для обеспечения герметичного соединения секций друг с другом. Вал 6 снабжен входным и выходным участками 19, 20. Выходной участок 20 выполнен с расширением и отверстием 21 для входного участка 19 вала следующей секции насоса. Изобретение направлено на обеспечение добычи нефти из нефтедобывающих скважин с применением секционного скважинного аксиально-поршневого насоса для добычи нефти в широком диапазоне подач с возможностью регулирования подачи. 3 ил.

Секционный скважинный аксиально-поршневой насос для добычи нефти, каждая секция которого включает корпус с установленным в нем блоком цилиндров с поршнями, наклонным диском, установленными на приводном валу, корпус снабжен отверстиями для поступления жидкости в цилиндры, а цилиндры снабжены приемными и нагнетательными каналами, причем нагнетательные каналы в блоке цилиндров соединены с общими каналами в корпусе, отличающийся тем, что сверху корпус закрыт верхней крышкой, а снизу - нижней крышкой, через которые пропущен установленный на подшипниках приводной вал, причем крышки также снабжены отверстиями для соединения с общими каналами корпуса и пазами с уплотнительными кольцами для обеспечения герметичного соединения секций друг с другом, при этом приводной вал снабжен входным и выходным участками, причем выходной участок выполнен с расширением и отверстием для входного участка вала следующей секции насоса.