УСТАНОВКА ДЛЯ ПОДЪЁМА ПЛАСТОВОЙ ЖИДКОСТИ ПО ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ КОЛОННЕ Российский патент 2025 года по МПК E21B43/00 F04D13/10 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей области, в частности к добыче углеводородов из скважин малого диаметра с помощью погружных установок электроцентробежных насосов (УЭЦН), спускаемых в скважину на грузонесущем кабеле.

В качестве ближайшего аналога выбрана известная установка для подъема пластовой жидкости, состоящая из погружного электродвигателя с гидрозащитой и силовым кабелем питания, электроприводного центробежного насоса (ЭЦН) с выкидным модулем, станции управления с частотным преобразователем, термоманометрической системы (ТМС) с гидравлической линией, протянутой до выхода насоса [Патент РФ №2612410 С1, опубл. 09.03.2017, Бюл. №7]. Через систему ТМС пропущен силовой кабель, система ТМС содержит муфту со встроенным клапаном, например, шаровым, предотвращающим утечку жидкости при обрыве гидравлической линии. Данная установка выполнена с поперечным сечением, не превышающим 55 мм, что дает возможность использовать ее в скважинах малого диаметра. В установке погружной электродвигатель подключен к наземной станции управления с частотным преобразователем.

Недостатком данной установки является необходимость проведения дополнительной операции по прокачке маслом при сборке электродвигателя, гидрозащиты и блока ТМС и соединение их отдельных корпусов в единую установку с помощью быстроразъемных бесфланцевых соединений, что увеличивает продолжительность монтажа перед спуском в скважину и удлиняет установку, тем самым затрудняя прохождение сложных искривленных участков скважины при спуске.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение надежности работы установки, спускаемой на грузонесущем кабеле в скважину малого диаметра, за счет уменьшение длины установки при сохранении заявленных напорно-расходных характеристик (НРХ), упрощение и уменьшение продолжительности монтажа благодаря сокращению количества выполняемых операций, а также возможность монтажа в скважину с большим зенитным углом или горизонтальным окончанием ствола скважины, длиной менее 10 метров.

Указанный технический результат достигается тем, что в установке для подъема пластовой жидкости по эксплуатационной колонне, содержащей погружной электродвигатель с гидрозащитой и силовым кабелем питания, выкидной модуль, электроприводной центробежный насос с обратным клапаном, узел слива, узел герметизации, станцию управления с частотным преобразователем, бесфланцевое быстроразъемное соединение корпусов, согласно изобретению, электродвигатель с гидрозащитой и выкидной модуль размещены в едином корпусе с образованием блока привода, а электроприводной центробежный насос, обратный клапан, узел слива, узел герметизации выполнены в виде блока гидравлического с размещением в общем корпусе, к блоку привода присоединена линия грузонесущая кабельная, причем блок привода снабжен единой для электродвигателя, гидрозащиты и выкидного модуля подшипниковой опорой вала, расположенной между электродвигателем и гидрозащитой.

При этом установка оснащена высокооборотным вентильным электродвигателем, рабочая частота вращения вала которого превышает 6000 об/мин.

Выполнение установки из двух основных блоков: блока привода и блока гидравлического уменьшает количество бесфланцевых соединений, что снижает длину установки, а также сокращает время и количество операций при монтаже установки.

Компоновка отдельных частей установки (вентильного электродвигателя, гидрозащиты, блок ТМС и выкидного модуля) в блоке привода позволяет заполнять и прокачивать ее маслом на заводе-изготовителе, исключая эти операции при монтаже.

Одна общая опора вала с подшипником скольжения для гидрозащиты и вентильного электродвигателя выполнена для уменьшения длины блока привода, при этом подшипник в нем расположен в оптимальном с точки зрения теплового баланса месте.

Изобретение поясняется следующими чертежами.

Фиг. 1 - изображена общая схема установки электроприводного центробежного насоса для скважин малого диаметра в исполнении двух блоков.

Фиг. 2 - изображено соединение двух блоков с помощью бесфланцевого быстроразъемного соединения и шлицевой муфты, выносной вид А фиг. 1.

Фиг. 3 - блок привода с общей опорой между погружным электродвигателем и гидрозащитой, выносной вид Б фиг. 1.

Установка содержит блок привода, в который входит вентильный электродвигатель 1, гидрозащита 2, погружной блок системы ТМС 3, выкидной модуль 4, заключенные в единый корпус 5, и блок гидравлический, в котором последовательно расположены электроприводной центробежный насос 6, клапан обратный 7, узел слива 8 и узел герметизации 9 внутри единого корпуса 24 (фиг. 1). Обратный клапан 7, узел слива 8 и узел герметизации 9, расположенные в нижней части установки, закреплены трубной резьбой и могут быть доукомплектованы различными узлами внутрискважинного оборудования, например, фильтрами. Узел слива 8 в открытом состоянии соединяет внутритрубное 18 и межтрубное пространство.

Ниппель посадочный 10 установлен в эксплуатационной колонне 16. К верхней части блока привода присоединена линия грузонесущая кабельная 13 (фиг. 1).

Вал блока привода 25 стыкуется с валом блока гидравлического 26 посредством шлицевой муфты 12, корпуса блоков 5 и 24 соединяются посредством бесфланцевого быстроразъемного соединения 11 (фиг. 2), аналогичного описанному в патенте РФ №2615108. Блок привода имеет опору 14, единую для погружного электродвигателя 1, гидрозащиты 2 и выкидного модуля 4 которая размещена между электродвигателем 1 и гидрозащитой 2, и установлена на подшипник скольжения 15. Размещение подшипника скольжения 15 удаленно от статора электродвигателя защищает его от чрезмерного теплового воздействия (фиг. 3).

Установка работает следующим образом.

При сборке установки для подъема пластовой жидкости валы 25, 26 электродвигателя 1 и насоса 6 соединяют с помощью шлицевой муфты 12, а корпус 5 блока привода и корпус 24 блока гидравлического соединяют бесфланцевым быстроразъемным соединением 11 (фиг. 2). Общая длина блока привода и блока гидравлического вместе составляет менее 10 метров, что позволяет работать установке для подъема пластовой жидкости не только на прямолинейном участке скважины, но и в скважинах малого диаметра с большими значениями зенитного угла (до 75 градусов от вертикали) и на горизонтальных участках скважин (менее 10 метров). Малая длина установки позволяет монтировать ее через лубрикатор меньшей длины.

Установка на гибком грузонесущем кабеле 17 под действием его силы тяжести спускается в предварительно установленный в эксплуатационной колонне 16 ниппель посадочный 10 (фиг. 1). Ниже посадочного ниппеля 10 размещен хвостовик (не показан), в котором может быть размещен электроприводной гидравлический насос или система контроля притока. Узел герметизации 9, который может быть выполнен в виде штока, герметично установленного в ниппеле 10, перекрывает связь расположенного выше ниппеля 10 посадочного внутритрубного пространства 18 с затрубным пространством ниже ниппеля посадочного 10 при закрытом узле слива 8 (фиг. 1).

При включении электродвигателя 1 пластовая жидкость через обратный клапан 7 поступает в центробежный насос 6, выбрасывается во внутритрубное пространство 18 через выкидной модуль 4 и поднимается по эксплуатационной колонне 16 вверх (фиг. 1).

В незаглушенную скважину спуск может быть выполнен с помощью блоков подвески кабеля 21 и блока превенторов 22 через лубрикатор 19 с узлом герметизации 23 (фиг. 1), согласно, например, способу монтажа установки электроцентробежного насоса на грузонесущем кабеле, описанному в патенте РФ №2738875.

С помощью станции управления 20 задается оптимальный для конкретной скважины режим работы установки, станция управления связана с вентильным электродвигателем 1 через грузонесущий кабель 17, с датчиками погружного блока системы ТМС 3 - через линию связи в грузонесущем кабеле 17.

УЭЦН оснащена высокооборотным вентильным электродвигателем, который в совокупности с ЭЦН специального исполнения способен за счет изменения рабочей частоты перекрыть широкий диапазон по подаче. Это достигается диапазоном рабочих частот вращения вала насоса более 6000 об/мин. Диапазон работы электроприводного центробежного насоса по производительности варьируется от 30 до 180 м³/сутки при напорах от 300 до 3100 м.

Возможно исключение погружного блока системы ТМС из состава установки, в этом случае линию грузонесущую кабельную напрямую присоединяют к погружному электродвигателю.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет простыми технологическими приемами разместить установку для подъема пластовой жидкости по эксплуатационной колонне, спускаемую на грузонесущем кабеле, в скважине малого диаметра с большим зенитным углом или горизонтальным окончанием ствола скважины благодаря ее компактному размеру и сократить при этом время монтажа.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей области, в частности к добыче углеводородов из скважин малого диаметра с помощью погружных установок электроцентробежных насосов, спускаемых в скважину на грузонесущем кабеле. Установка для подъема пластовой жидкости по эксплуатационной колонне содержит погружной электродвигатель с гидрозащитой и силовым кабелем питания, выкидной модуль, электроприводной центробежный насос с обратным клапаном, узел слива, узел герметизации, станцию управления с частотным преобразователем, бесфланцевое быстроразъемное соединение корпусов. Электродвигатель с гидрозащитой и выкидной модуль размещены в едином корпусе с образованием блока привода, а электроприводной центробежный насос, обратный клапан, узел слива, узел герметизации выполнены в виде блока гидравлического с размещением в общем корпусе. К блоку привода присоединена линия грузонесущая кабельная. Блок привода снабжен единой для электродвигателя, гидрозащиты и выкидного модуля подшипниковой опорой вала, расположенной между электродвигателем и гидрозащитой. Техническим результатом является упрощение и уменьшение продолжительности монтажа установки, возможность монтажа в скважину с большим зенитным углом или горизонтальным окончанием ствола скважины, уменьшение длины и повышение надежности работы установки. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Установка для подъема пластовой жидкости по эксплуатационной колонне, содержащая погружной электродвигатель с гидрозащитой и силовым кабелем питания, выкидной модуль, электроприводной центробежный насос с обратным клапаном, узел слива, узел герметизации, станцию управления с частотным преобразователем, бесфланцевое быстроразъемное соединение корпусов, отличающаяся тем, что электродвигатель с гидрозащитой и выкидной модуль размещены в едином корпусе с образованием блока привода, а электроприводной центробежный насос, обратный клапан, узел слива, узел герметизации выполнены в виде блока гидравлического с размещением в общем корпусе, к блоку привода присоединена линия грузонесущая кабельная, при этом блок привода снабжен единой для электродвигателя, гидрозащиты и выкидного модуля подшипниковой опорой вала, расположенной между электродвигателем и гидрозащитой.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве погружного электродвигателя установлен вентильный электродвигатель с возможностью обеспечения рабочей частоты вращения вала, превышающей 6000 об/мин.