Устройство для установки погружного электронасоса в скважине Советский патент 1983 года по МПК E03B3/06 

Од

ю

Изобретение относится к забору подземных вод для водоснабжения или с целью водопонижения и может быть использовано при оборудовании водозаборных и дренажных скважин погружными электронасосами.

Известно устройство для беструбной подвески погружного электронасоса в скважине, в котором элементом, разделяющим полость обсадной колонны на две части; напорную и всасывающую, является полый эластичный пакер разжимающийся под действием давления жидкости, подаваемой электронасосом 1. Указанный пакер обладает существенным недостатком, заключающимся в том, что во избежании перетекания жидкости из напорной части колонны обсадных труб, в ее всасывающую часть необходимо создавать значительную разность между давлением жидкости в пакере и напорной части колонны обсадных труб, на что затрачивается значительная часть установленной мощности электродвигателя. Это ведет к снижению КПД насосной установки. Известно также устройство для беструбной подвески погружного электронасоса в скважине с уплотнительным элементом, разделяющим полость колонны обсадных труб на две части: напорную и всасывающую, и разжимаемым посредством тросового механизма и двухплечных рычагов 2. Однако это устройство нетехнологично и трудоемко. Оно включает два троса и две лебедки. Для труб диаметром менее 300 мм оно трудно выполнимо. Стоимость его изготовления не меньще стоимости водоподъемных труб у обычных скважин. Наиболее близким техническим решением является устройство для установки погружного электронасоса в скважине, включающее центральную трубу с упорным кольцом, сальником для уплотнения проводки кабеля к электродвигателю и фланцем для соединения с насосным блоком, конические седло, уплотнительный элемент из эластичного материала, разделяющий полость колонны обсадных труб на напорную и всасывающую части, распорный конус и монтажное приспособление, соединенное посредством замка с кабель-канатом 3. При спуске в скважину с погружным электронасосом это устройство с помощью подпружиненных рычагов, прикрепленных с возможностью поворота к подвижному вдоль центральной трубы седлу, зацепляется в кольцевой нише на колонне обсадных труб и надежно разделяет полость скважины на две части - напорную и всасывающую Однако оно имеет недостатки, которые препятствуют широкому применению его в практике эксплуатации водозаборных скважин.

При опускании в скважину это устройство может преждевременно зависать на торцах обсадных труб в неплотных муфтовых соединениях либо заклиниваться уплотнительным элементом при подъеме, что создает аварийную ситуацию. Заклинивание уплотнительного элемента происходит вследствие старения материала, из которого он изготовлен, например резины, и потерь им упругих свойств - эластичности. Отсюда эксплуатационная надежность в целом у этого устройства низкая. Целью изобретения является повышение надежности в работе устройства для установки погружного электронасоса в скважине. Указанная цель достигается тем, что известное устройство для установки погружного электронасоса в скважине, включающее центральную трубу с упорным кольцом, сальником для уплотнения проводки кабеля к электродвигателю и фланцем для соединения с насосным блоком, коническое седло, уплотнительный элемент из эластичного материала, разделяющий полость колонны обсадных труб на напорную и всасывающую части, распорный конус и монтажное приспособление, соединенное посредством замка с кабель-канатом, снабжено пружиной, установленной между упорным кольцом и распорным конусом, седло выполнено с плоским верхним торцом и неподвижно закреплено на центральной трубе, распорный конус выполнен с частичной расточкой по внутренней поверхности для размещения в ней пружины и кольцевой нарезкой на внещней поверхности, а уплотнительный элемент имеет форму тора, установлен над верхним торцом седла и снабжен манжетой, закрепленной на кольцевой нарезке распорного конуса, при этом электродвигатель снабжен коноидальной опорной пятой с вертикальными ребрами. На фиг. 1 представлено устройство для установки погружного электронасоса в скважине, вертикальный разрез; на фиг. 2 - фрагмент устройства в рабочем состоянии; на фиг. 3 - то же, при спуске его в скважину. Устройство для установки погружного электронасоса в скважине включает центральную трубу 1, снабженную упорным кольцом 2, сальником 3 для уплотнения проводки кабеля 4 к электродвигателю 5 и фланцем 6 для соединения с насосным блоком 7. На трубе неподвижно закреплено коническое седло 8, предназначенное для размещения уплотнительного элемента 9 из эластичного материала с манжетой 10. Уплотнитель ьш элемент 9 разделяет полость колонны обсадных труб на две части - напорную П и всасывающую 12. На верхней половине трубы 1 между упорным кольцом 2 и седлом

8 установлен с возможностью перемещения вдоль трубы 1 распорный конус 13. Он предназначен для расширения уплотнител.ьного элемента 9. Для спуска погружного электронасоса в скважину и подъема из нее устройство снабжено приспособлением 14, выполненным в виде скобы. Посредством замка 15 оно соединено с кабель-канатом 16.

Для обеспечения сохранности уплотнительного элемента и повышения надежности герметизации им кольцевой шели между седлом 8 и обсадной трубой, седло 8 выполнено с плоским верхним торцом 17. Распорный конус 13 имеет цилиндрический корпус 18, к верхнему торцу которого прикреплено монтажное приспособление 14. На внешней поверхности распорного конуса выполнена кольцевая нарезка 19. С целью увеличения давления на уплотнительный элемент 9 и снижения массы распорного конуса, последний выполнен с частичной расточкой по внутренней поверхности и подпружинен относительно упорного кольца 2 пружиной 20. Однако устройство может работать и без пружины. Для предотвращения заклинивания уплотнительного элемента 9 при подъеме электронасоса на поверхность земли манжета 10 закреплена на кольцевой нарезке 19 распорного конуса 13 при помощи скруток 21 из нержавеющей проволоки.

В скважине погружной электронасос зафиксирован с помощью специального элемента, выполненного в виде коноидальной опорной пяты 22, снабженной вертикальными упорными ребрами 23. Опорная пята 22 не связана с центральной трубой I. Она прикреплена автономно к нижнему торцу электродвигателя 5. С помощью ее погружной электронасос с нижним расположением электродвигателя может быть установлен в скважине на уплотнительную муфту 24 сальника 25 надфильтровой трубы 26 или на конический переходник от колонны обсадных труб к фильтровой колонне, имеющейся в дренажных скважинах. Промежутки, образованные между упорными ребрами 23, служат каналами для доступа воды из фильтровой колонны (не показана) во всасывающую часть 12 колонны обсадных труб к водоприемной решетке насосного блока 7. Для выпуска кабель-каната 16 из скважины на оголовке ее размещён сальник 27. С целью облегчения монтажа устройства упорное кольцо 2 прикреплено к трубе 1 на резьбе.

При рабочем проектировании и изготовлении устройства ширину кольцевого зазора между седлом 8 и стенкой колонны обсадных труб рекомендуется принимать, равной 5-6 мм, диаметр тора 9 уплотнительного элемента - в пределах 20-30 мм.

а ход распорного конуса 13 вдоль трубы 1 - в пределах 30-50 мм.

Устройство работает следующим образом.

Совместно с погружным электронасосом устройство с помощью лебедки и монтажной балки с блоком или невысокой вышки опускают в скважину на кабель-канате 16, обеспечивающем подвод электроэнергии к электродвигателю 5 и производство спускоподъемных операций путем разматывания или наматывания его на барабан лебедки. При спуске погружного насоса в скважину распорный конус 13 устройства, сжимая пружину 20, которая упирается в кольцо 2, находится в верхнем положении, а тор 9 уплотнительного элемента - в исходном сжатом состоянии.

По достижении электронасосом верха фильтровой колонны, когда опорная пята 22 устройства посредством упорных ребер 23 станет на муфту 24, уплотняющую сальник 25, размещенный на надфильтровой трубе 26, или на конический переходник от колонны обсадных труб к фильтровой колонне, имеющейся в дренажной скважине, распорный конус 13 устройства под действием собственного веса и давления пружины 20 переместится в нижнее положение и разожмет тор 9 уплотнительного элемента до необходимой для пуска насосного блока 7 степени. По окончании монтажа оголовка и герметизации на нем сальника 27, через который пропускают кабель-канат 16, производят пуск погружного электронасоса. При работе насосного блока 7 столб воды в напорной части 11 обсадной колонны давит на распорный конус 13 и расширяет тор 9 уплотнительного элемента до предела. Вследствие этого происходит полная герметизация кольцевой щели. между седлом 8 и стенкой обсадной трубы. При подъеме погружного электронасоса из скдажины первым начинает движение по трубе I распорный конус 13. Он освобождает тор 9 и увлекает за собой прикрепленную к нему манжету 10 уплотнительного элемента, которая, в свою очередь, поднимает тор 9 с торца 17 седла 8 и сжимает его. Происходит разгерметизация кольцевой щели между седлом 8 и стенкой обсадной трубы. В дальнейшем устройство с погружным электронасосом беспрепятственно поднимают из скважины на поверхность земли. Подъем электронасоса из скважины осуществляют после восстановления в ней статического уровця воды. Для обеспечения перетока воды из напорной части 11 обсадной колонны труб во всасывающую ее часть 12 при выключении из работы электронасоса в напорном патрубке насосного блока 7 выше обратного клапана или в стенке центральной трубы 1 устройства ниже седла 8 сверлят отверстие диаметром 3-5 мм.

Экономический эффект от внедрения предлагаемого устройства для установки погружного электронасоса в скважине будет складываться из экономии труб, используемых для водоподъемных работ и повышения надежности работы устройства.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УСТАНОВКИ ПОГРУЖНОГО ЭЛЕКТРОНАСОСА В СКВАЖИНЕ, включающее центральную трубу с упорным кольцом, сальником для уплотнения проводки кабеля к электродвигателю и фланцем для соединения с насосным блоком, коническое седло, уплотни- тельный элемент из эластичного материала, разделяющий полость колонны обсадных труб на напорную и всасывающую части, распорный конус и монтажное приспособление, соединенное посредством замка с кабель-канатом, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности в работе, оно снабжено пружиной, установленной между упорным кольцом и распорным конусом, седло выполнено с плоским верхним торцом и неподвижно закреплено на центральной трубе, распорный конус выполнен с частичной расточкой по внутренней поверхности и кольцевой нарезкой на внешней поверхности, а уплотнительный элемент имеет форму тора, установлен над верхним торцом седла и снабжен манжетой, закрепленной в кольцевой нарезке (Л распорного конуса, при этом электродвигатель снабжен коноидальной опорной пятой с вертикальными ребрами.