Скважинный насос пластинчатый секционный Российский патент 2025 года по МПК F04C2/344 F04C11/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к погружным пластинчатым насосам, используемым для добычи нефти.

Уровень техники

Известен погружной пластинчатый насос, содержащий полый корпус с нагнетательными каналами, подшипниковые опоры, ротор с пазами, в которых расположены пластины, при этом в корпусе и статоре противоположно друг другу выполнены проемы, высота которых соответствует высоте указанных пластин, и шириной, равной длине дуги, описываемой пластиной с момента начала и до конца выхода из паза ротора, причем выступающие из паза концы пластин между циклами нагнетания расположены непосредственно в окружающей погружной пластинчатый насос пластовой жидкости, а выход пластин из паза при прохождении проемов ограничен буртиками [RU 2296211 С1, МПК E21B 43/00, опубл. 2007]. За счет того, что всасывающие камеры между пластинами отсутствуют, работа насоса сводится только к процессу нагнетания, что обеспечит добычу высоковязкой нефти и нефти с высоким содержанием газа.

К недостаткам известного решения можно отнести ограниченную производительность насоса из-за невозможности создания многосекционного насосного устройства на основе этого насоса; невозможность перекачивания насосом сред с высоким содержанием механических частиц и как следствие низкая надежность и долговечность конструкции.

Известен пластинчатый насос, характеризующийся тем, что содержит корпус, во внутренней полости которого установлены статор и ротор с пластинами, размещенными в его радиальных пазах, торцевые диски, в которых выполнены нагнетательные отверстия и вырезы для входа жидкости между статором и дисками, при этом статор имеет внутреннюю цилиндрическую поверхность, направляющая которой образована двумя парами симметрично расположенных дуг разных радиусов и сопрягающими кривыми от дуг одного радиуса к дугам другого, причем дуги одинаковых радиусов расположены напротив друг друга, и между поверхностями с постоянным радиусом кривизны вырезаны четыре окна - два для входа и два для нагнетания жидкости, а корпус имеет окна для входа жидкости, при этом нагнетательные окна в статоре выполнены размером, соизмеримым с размером нагнетательной камеры [RU 2564961 С2, МПК F04C 2/344, опубл. 2015].

Недостатком известного решения является ограниченная производительность насоса.

Известен сдвоенный пластинчатый насос, объединяющий в одном корпусе два одинарных насоса [Зайченко И.З., Мышлевский Л.М. Пластинчатые насосы и гидромоторы. - М.: Машиностроение, 1970. - С. 94-95]. Сдвоенные насосы имеют общее всасывание, нагнетание от каждого из насосов выведено отдельно.

Причиной, препятствующей достижению требуемого технического результата, является то, что конструкция данного устройства не позволяет перекачивать жидкость с содержанием механических примесей и газа и использоваться для добычи нефти, не позволяет использовать его в качестве погружного в скважину для добычи нефти.

Раскрытие сущности изобретения

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка секционного насоса для добычи нефти с высоким содержанием механических примесей и газа, с возможностью кратного увеличения производительности и повышения надежности, с высоким КПД.

При осуществлении изобретения поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в повышении производительности насоса при сохранении высокого КПД, улучшении надежности и продлении эксплуатационного ресурса.

Указанный технический результат достигается тем, что скважинный насос пластинчатый секционный содержит корпус насоса, во внутренней полости которого на общем валу установлена, по меньшей мере, одна секция, которая состоит из основного модуля (ОМ) и распределительного модуля (РМ). ОМ в виде рабочего комплекта пластинчатого насоса двукратного действия включает в себя ротор с пластинами в его радиальных пазах, статор, с двумя окнами для входа жидкости и двумя для нагнетания жидкости, размером, соизмеримым с размером нагнетательной камеры, торцевые диски - нижний и верхний с окнами для входа и нагнетания жидкости. РМ состоит из корпуса с двумя отверстиями для входа жидкости, в котором установлены обратные клапаны (ОК) и два отверстия для нагнетания жидкости в магистральный канал, выполненный в корпусе насоса. Корпус насоса имеет вырезы в боковой поверхности для входа жидкости, совмещенные с окнами в статоре. С одной стороны корпус насоса соединен с фланцем, с другой крышкой.

В зависимости от требуемой производительности насоса (дебита скважины) возможно увеличение количества секций, установленных на общем валу параллельно.

Кроме того, детали основного модуля могут быть выполнены из износостойких материалов, а в крышке насоса установлен предохранительный клапан от превышения предельно-допустимого давления на выкиде.

Распределительный модуль (РМ), снабженный обратными клапанами, обеспечивает бесперебойную работу с газосодержащими жидкостями и увеличивает эксплуатационный ресурс за счет интеграции обратных клапанов в каждую секцию. Улучшение эксплуатационных характеристик насоса обеспечивается за счет параллельного подключения секций и модульной интеграции обратных клапанов, что влечет за собой увеличение производительности и ресурса работы насоса, а также обеспечение бесперебойной функциональности при различных условиях эксплуатации, что значительно повышает общую производительность и надежность при сохранении высокого КПД.

Заявляемая конструкция насоса обеспечивает следующие характеристики.

Уменьшение износа: Равномерное распределение нагрузки между секциями приводит к уменьшению локального износа и увеличению общего ресурса насоса.

Гибкость конструкции: Возможность добавления или удаления секций в соответствии с требуемыми рабочими параметрами позволяет адаптировать насос к различным условиям эксплуатации.

Простота обслуживания и ремонта: Конструкция насоса обеспечивает легкий доступ к отдельным модулям для их обслуживания или замены, что снижает время простоя и общие эксплуатационные расходы.

Обеспечение бесперебойной работы: В случае выхода из строя одной из секций, насос сохраняет способность функционировать, что может быть критически важно для процессов, где требуется непрерывная работа.

Снижение эксплуатационных рисков: Дублирование секций и способность поддерживать производительность даже при частичном износе повышает общую надежность системы и снижает риски, связанные с остановкой оборудования.

Экономическая эффективность: Способность поддерживать работу насоса при выходе из строя одного из элементов может снизить затраты на обслуживание и потенциальные потери от простоя.

Общими признаками для технического решения по RU 2296211 C1 и заявляемого на патентование объекта являются следующие признаки: наличие насоса, который содержит полый корпус, в котором выполнены нагнетательные каналы, статор с внутренней полостью, имеющий окна. В статоре размещен ротор с пазами и размещенными в них пластинами с возможностью радиального возвратно-поступательного перемещения. В стенках корпуса и статора противоположно друг другу выполнены проемы. За счет того, что всасывающие камеры между пластинами отсутствуют, работа насоса сводится только к процессу нагнетания, что обеспечит добычу высоковязкой нефти и нефти с высоким содержанием газа.

Принципиальным отличием заявляемого на патентование объекта является: отсутствие секций, отсутствие модуля с обратными клапанами.

Общими признаками для технического решения по RU 2564961 С2 и заявляемого на патентование объекта являются следующие признаки: корпус, во внутренней полости которого установлены статор и ротор с пластинами, размещенными в его радиальных пазах, торцевые диски, в которых выполнены нагнетательные отверстия и вырезы для входа жидкости между статором и дисками, при этом статор имеет внутреннюю цилиндрическую поверхность, направляющая которой образована двумя парами симметрично расположенных дуг разных радиусов и сопрягающими кривыми от дуг одного радиуса к дугам другого, причем дуги одинаковых радиусов расположены напротив друг друга, и между поверхностями с постоянным радиусом кривизны вырезаны четыре окна - два для входа и два для нагнетания жидкости, а корпус имеет окна для входа жидкости, при этом нагнетательные окна в статоре выполнены размером, соизмеримым с размером нагнетательной камеры.

Принципиальным отличием заявляемого на патентование технического решения является: один рабочий комплект (основной модуль) без обратного клапана.

Таким образом, в заявляемом техническом решении повышение эффективности работы, надежности и эксплуатационного ресурса с кратным увеличением производительности насоса при сохранении высокого КПД обеспечивается за счет параллельного подключения секций и интеграции обратного клапана в насос в виде отдельного модуля в каждую секцию насоса.

Эффективное увеличение производительности погружного пластинчатого насоса.

В пластинчатом насосе, как и в любом насосе объемного типа, производительность можно увеличить за счет повышения оборотов, однако это увеличение ограничено возможностями оборудования и может привести к ускоренному износу. Конструктивные ограничения и область применения насоса в скважине также не позволяют значительно увеличить размеры насоса. В связи с этим, предложенное техническое решение с использованием секционной конструкции является оптимальным: оно позволяет значительно увеличить производительность без изменения основных габаритов и повышает общую надежность системы за счет равномерного распределения нагрузки между секциями.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 схематично показан двухсекционный насос в разрезе. На фиг.2 показаны секции и модули насоса в 3D. На фиг.3 представлен основной модуль в разрезе. На фиг.4 представлен распределительный модуль в разрезе. На фиг.5 показан двухсекционный насос в 3D. На фиг.6 показана схема движения жидкости в секции и в насосе, состоящим из трех секций. На фиг. 7 - схема движения жидкости в насосе в 3D.

Скважинный насос пластинчатый секционный содержит (фиг.1) корпус насоса 1, во внутренней полости которого на общем валу установлены секции 2 (фиг.2), каждая из которых состоит из основного модуля (ОМ) 3 и распределительного модуля (РМ) 4. Основной модуль 3 представляет собой рабочий комплект пластинчатого насоса объемного типа двукратного действия, оснащенный статором 5 (фиг.3) с двумя окнами 6 для входа и двумя окнами 7 для нагнетания жидкости, ротор 8 с пластинами 9 в радиальных пазах, а также (фиг.1) нижним 10 и верхним 11 торцевыми распределительными дисками с вырезами (фиг.1) для входа 12 и отверстиями для нагнетания 13 жидкости. Распределительный модуль 4 (фиг.4) содержит корпус 14 с двумя каналами 15 для входа жидкости с обратными клапанами 16 и двумя каналами 17 для нагнетания жидкости в магистральный канал 18 (фиг.1), выполненный в корпусе 1 насоса. Корпус 1 насоса имеет окна 19 в боковой поверхности, совмещенные с окнами в статоре 5 и вырезами в дисках для входа жидкости в ОМ 3, и закрывается с обоих концов фланцем 20 и крышкой 21.

Детали основного модуля 3 могут быть выполнены из износостойких материалов. В крышке 21 насоса может быть установлен предохранительный клапан 22 от превышения предельно допустимого давления на выкиде.

Осуществление изобретения

При работе насоса (Фиг.5) жидкость поступает во входные окна 19 в корпусе 1 в каждый ОМ, через окна 6 в статоре и дисках 12, переносится в камеру нагнетания и далее по каналам в статоре подается на вход 15 в каждый РМ, где проходит через обратные клапаны 16 и через каналы 17 объединяется в общей магистрали 18 на выход из насоса в крышку 20 с предохранительным клапаном 21 и далее на выход из насоса в НКТ.

Таким образом, заявляемая конструкция скважинного насоса пластинчатого секционного, в котором каждая секция расположена в общем корпусе на одном валу с входами жидкости для каждой секции на боковой поверхности корпуса и совместным каналом нагнетания внутри корпуса, способствует кратному увеличению производительности при совместной работе секций.

Скважинный насос пластинчатый секционный способен работать с высоким содержанием механических примесей и газа, расширяя область применения пластинчатых насосов в условиях нефтедобычи.

Предложенная конструкция скважинного насоса пластинчатого секционного позволяет значительно увеличить производительность без изменения размеров за счет обеспечения возможности параллельного подключения нескольких секций. Это решение обеспечивает высокую надежность и улучшает эксплуатационные характеристики за счет равномерного распределения нагрузок и интеграции обратных клапанов в каждую секцию, что снижает риск простоя и увеличивает общий ресурс насоса.

Изобретение относится к погружным пластинчатым насосам, используемым для добычи нефти. Скважинный насос пластинчатый секционный содержит корпус 1, во внутренней полости которого на общем валу установлена по меньшей мере одна секция, состоящая из основного модуля 3 и распределительного модуля 4. Модуль 3 содержит ротор с пластинами в его радиальных пазах, статор с двумя окнами для входа жидкости и двумя для нагнетания жидкости, размером, соизмеримым с размером нагнетательной камеры, торцевые диски – нижний и верхний с окнами для входа и нагнетания жидкости. Модуль 4 содержит корпус с двумя отверстиями для входа жидкости, в котором установлены обратные клапаны и два отверстия для нагнетания жидкости в магистральный канал 18, выполненный в корпусе 1. Корпус 1 имеет вырезы в боковой поверхности для входа жидкости, совмещенные с окнами в статоре. С одной стороны корпус 1 соединен с фланцем 20, а с другой – с крышкой 21. Изобретение направлено на эффективное увеличение производительности погружного пластинчатого насоса. 3 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Скважинный насос пластинчатый секционный, содержащий корпус насоса, во внутренней полости которого на общем валу установлена по меньшей мере одна секция, состоящая из основного модуля и распределительного модуля, при этом основной модуль содержит ротор с пластинами в его радиальных пазах, статор с двумя окнами для входа жидкости и двумя для нагнетания жидкости, размером, соизмеримым с размером нагнетательной камеры, торцевые диски – нижний и верхний с окнами для входа и нагнетания жидкости, распределительный модуль содержит корпус с двумя отверстиями для входа жидкости, в котором установлены обратные клапаны и два отверстия для нагнетания жидкости в магистральный канал, выполненный в корпусе насоса, при этом корпус насоса имеет вырезы в боковой поверхности для входа жидкости, совмещенные с окнами в статоре, с одной стороны корпус насоса соединен с фланцем, а с другой - крышкой.

2. Скважинный насос пластинчатый секционный по п.1, отличающийся тем, что содержит ряд секций, установленных на общем валу параллельно.

3. Скважинный насос пластинчатый секционный по п.1, отличающийся тем, что детали основного модуля выполнены из износостойкого материала.

4. Скважинный насос пластинчатый секционный по п.1, отличающийся тем, что в крышке насоса установлен предохранительный клапан от превышения предельно допустимого давления на выкиде.