Погружная насосная установка Советский патент 1991 года по МПК F04B47/06 

ступенчатого изменения производительности погружной насосной установки, так как выходной вал двигателя при одном из направлений вращения с измененной скоростью „л не б,дет кинематически соединен с входным валом насоса

Наиболее близкой к предлагаемой является погружная насосная установка, содержащая винтовой насос, приводной вал конения скорости вращения вала насос помимо реверсирования двигателя обеспечивается наличием обгонных муфт, одна из которых установлена в кинематической цепи с понижающим редуктором, входной и выходной валы которого имеют противоположное направление вращения Для получения одинакового направления вращения входного вала винтового насоса ведомые звенья обе30

35

торого посредством обгонной муфты, состоя- 25 их обгонных муфт соединены с валом насоса, а их ведущие звенья обеспечивают передачу крутящего момента лишь при одинаковом направлении вращения

На фиг 1 представлена схема погружной насосной установки, на фиг 2 - кинематические цепи между выходным валом электродвигателя и входным валом насоса

Установка содержит размещенный в скважине 1 приводной трехфазный реверсивный асинхронный электродвигатель 2, выходной вал 3, которого кинематически связан с приводным валом 4 винтового насоса 5 через обтнную муфту 6 с ведомым и ведущим звеньями, например фрикционную муфту сво бодного хода одностороннего действия, а также дополнительно через понижающий 40 редуктор 7 и дополнительную обгонную муфту 8, подобную муфте 6

Дополнительная обгонная муфта 8 установлена на валу 4 винтового насоса Г), а входной и выходной валы редуктора 7, связанные с выходным валом 3 электродвигателя 2 и приводным валом 4 винтового насоса 5 соответственно, имеют противо положное направление вращения Ведомые звенья обеих обгонных муфт 6 и 8 соединены с валом 4 насоса 5, а ведущие звенья установлены с возможностью передачи крутящего момента при одинаковом направлении вращения Установка также содержит токопроводящий кабель 9, с помощью ко торого электродвигатель 2 через блок 10 управления им для переключения насоса на номинальную или пониженную производительности подсоединен к источнику 11 питания переменного тока постоянной частоты, например промысловой сети электроснабжения, и насосно-коммрессорные трубы 12, на

шеи из ведомого и ведущего шеньев, соединен с валом приводного электродвигателя, и блок управления электродвигателем Недостатками указанной погружной насосной установки являются ограниченные функциональные возможности, которые оп ределяются отсутствием ступенчатого изменения производительности при использовании источника питания переменного тока постоянной частоты Ступенчатое изменение производительности требуется, например, для обеспечения нормальной работы как в режиме после длительного простоя, когда пониженная производительность и повышенный напор, так и в режиме ста новившейся откачки, когда нужна номинальная прои1водителыюсть установки

Целью июбретения является расширение функциональных возможностей погружной насосной установки путем обеспечения сту- пенчагого изменения производительности Поставленная цель достигается тем, что в погружной насосной установке, содержа шей винтовой насос, приводной вал которого посредством обгонной муфты, состоящей ш ведомого и ведущего звеньев, соединен с валом приводною электродвиг ателя. и блок управления электродвигателем, согласно предлагаемому изобретению, электродвигатель выполнен реверсивным, а его выход ной вал дополнительно связан с валом насоса посредством понижающего редуктора, вхоаной и выходной валы которою имеют противоположное направление вращения, и при том па валу насоса установлена дополнительная обгонная муфта, причем ведо мые звенья обеих обгонных муфт соединены с валом насоса, а ведущие звенья vc45

55

нения скорости вращения вала насос помимо реверсирования двигателя обеспечивается наличием обгонных муфт, одна из которых установлена в кинематической цепи с понижающим редуктором, входной и выходной валы которого имеют противоположное направление вращения Для получения одинакового направления вращения входного вала винтового насоса ведомые звенья обекоторых насосная установка спущена в скважину 1. В состав блока 10 управления электродвигателя входит узел 13 включения электродвигателя 2 на прямое вращение например первый трехфазный контактор, узел 14 включения электродвигателя 2 на обратное вращение, например второй трехфазный контактор, а также микропроцессорное управляющее устройство 15.

Схема управления погружной насосной установкой включает дополнительно, например, измерительный преобразователь 16 активной мощности в случае осуществления переключения с номинальной производительности на пониженную в момент увеличения потребляемой электродвигателем 2 мощности из-за повышения вязкости откачиваемой жидкости. Преобразователь 16 электрически связан с первым входом микропроцессорного устройства 15.

Предлагаемая установка может быть использована и для эксплуатации скважины 1, когда переключение насоса 5 осуществляют при достижении заданного значения давления в скважине 1 вблизи входа в насос 5 или достижении заданного времени, в этом случае установка снабжена датчиком 17 контроля давления на входе насоса 5, например термоманометрической системой ТМС-3, которая через двигатель 2, кабель 9 и наземный блок 18 этой системы электрически связана с вторым входом микропроцессорного устройства 15. Установка может быть дополнительно снабжена датчиком 19 количества откачиваемой жидкости, электрически связанным с третьим входом микропроцессорного устройства 15.

Редуктор 7 содержит шестерню 20 ведущего вала, который может быть, например, продолжением выходного вала 3 электродвигателя 2. Вал 3 жестко сочленен с шестерней 20 и ведущим звеном обгонной муфты 6. Шестерня 20 через паразитную шестерню 21 кинематически связана с ведомой шестерней 22 внутреннего зацепления Шестерня 22 кинематически связана с ведущим звеном обгонной муфты 8. Ведомые звенья муфты 6 и муфты 8 жестко связаны с входным валом 4 насоса 5. Муфты 6 и 8 выполнены с ведущими звеньями, установленными с возможностью передачи крутящего момента при одинаковом направлении вращения, например правого вращения.

Установка работает следующим образом.

Включение электродвигателя 2 после длительной остановки осуществляется по команде оператора или диспетчера промысла через микропроцессорное устройство 15 путем воздействия на вход узла 14 включения электродви ателя 2 на обратное вращение. При этом выход источника 11 питания переменного трехфазного гока постоянной частоты через узел 14 подключается к жилам кабеля 9 Так, что к электродвигателю 2

поступает напряжение с ооратнои последо вательностью чередования фаз. Выходной вал 3 электродвигателя 2 начинает вращаться в обратном направлении. Первая обгонная муфта 6, например фрикционная право- го вращения, не передает обратного вращения выходного вала 3 электродвигателя 2 на приводной вал 4 насоса 5. Однако обратное вращение выходного вала 3 через шестерни 20-22 редуктора 7 передается с

реверсированием направления вращения на вторую обгонную муфту 8, например также фрикционную правого вращения Муфта 8 передает вращение с выходной шестерни 22 редуктора 7 на вал 4 насоса 5 При этом насос 5 вращается в прямом направлении с пониженной скоростью и может при пониженной производительности создавать повыщенное давление, что позволяет продавить загустевшую пластовую жидкость через насосно-компрессорные трубы 12.

0 Через заданную выдержку времени или по изменению выходного сигнала с измерительного преобразователя 16 активной мощности, потребляемой электродвигателем 2, микропроцессорное управляющее устройство

5 15 формирует сигналы на отключение узла 14 и включение узла 13, через который напряжение с источника 11 подключается к жилам кабеля 9 так, что к электродвигателю 2 поступает трехфазное напряжение с прямой последовательностью чере0 дования фаз. Выходной вал 3 электродви гателя 2 начинает вращаться в прямом на правлении (вправо) и это вращение чере; муфту 6 передается на входной вал 4 насоса 5. Насос 5 начинает вращаться с номинальной скоростью, обеспечивая откачкч

5 пластовой жидкости в номинальном режиме.

Погружная насосная установка обеспечивает автоматическую работу в режиме поддержания в заданных пределах давления

Q в скважине 1 путем контроля с помощью датчика 17 давления вблизи входа в насос 5. Сигнал с датчика 17 через обмоткч электродвигателя 2, кабель 9 и наземный блок 18 поступает на второй вход микропроцессорного устройства 15. которое при дости5 женин заданного верхнего уровня давления формирует сигнал на включение чла 13, что обуславливает работу насосной установки с номинальной прошводи- телъностью и уменьшение динамического уровня жидкости в скважине , а при до0 стижении заданного нижнего уровня давле ния -- формирует сигнал на включение - ла 14, что обеспечивает работх становки с уменьшенной производительностью и вели- чение динамического уровня жидкости в затрубном пространстве скважины 1 до ta данного верхнего уровня давления. Далее циклы повторяются.

При наличии датчика 19 контроля количества откачиваемой жидкости и датчика

5

17 контроля давления на входе насоса 5 эксплуатация погружной насосной установки ведется периодически повторяющимися циклами, каждый из которых состоит из двух периодов, причем в течение первого периода жидкость из скважины 1 откачивают при номинальной производительности насоса 5 и прямом направлении вращения электродвига - теля 2, а при переходе на второй период осуществляют переключение электродвигателя 2 на обратное направление вращения, при котором вращение насоса 5 осуществляют через понижающий редуктор 7с производительностью, меньшей номинальной, и поддерживают ее до окончания второго .периода. При этом контролируют давление на входе в насос 5 посредством датчика 17 и время, прошедшее с начала цикла, посредством микропроцессорного устройства 15. Переключение насоса 5 на режим с производительностью, меньшей номинальной, осуществляют при достижении заданного значения давления или времени путем отключения узла 13 и включения узла 14 и изменения направления вращения выходного вала 3 электродвигателя 2 с прямого на обратное, что обеспечивает передачу вращения к входному валу 4 насоса 5 через понижающий редуктор 7 и муфту 8. Дополнительно контролируют количество жидкости, откачиваемой из скважины 1 насосом 5 с начала цикла, и окончание второго периода цикла осуществляют переключением электродвигателя 2 на прямое направление вращения, обеспечивая переход на режим работы насоса 5 с номинальной производительностью в. момент, когда количество жидкости, поданной насосом 5 из скважины 1 с начала цикла, станет равным произведению заданного дебита скважины 1 на время, прошедшее с начала цикла. Сигнал на окончание второго периода цикла формируют микропроцессорным устройством 15, в котором для текущего момента времени подсчитывается количество жидкости, поданной насосом 5, путем, например, интегрирования сигналов от датчика 19 и результат сравнивается с произведением заданного,

5

0

исходя из конкретных условий месторождения, дебита скважины на время с начала цикла. Выбор заданного значения давления на входе в насос 5 или времени его работы при номинальной производительности насоса 5 при прямом направлении вращения электродвигателя 2 осуществляют соответственно исходя из допустимого или предельного значений газосодержания пластовой жидкости на входе насоса 5 или допустимой продолжительности поддержания максимальной депрессии на пласт.

По сравнению с известной предлагаемая установка обеспечивает расширение функциональных возможностей благодаря ступенчатому изменению производительности, что позволяет откачивать загустевшую пластовую жидкость при пониженной производительности винтового насоса, когда при этом создается повышенное давление, а также позволяет поддерживать любое среднее заданное значение производительности установки в пределах имеющихся ступеней путем циклического изменения ступеней.

Формула изобретения

5

Погружная насосная установка, содержащая винтовой насос, приводной вал которого посредством обгонной муфты, состоящей из ведомого и ведущего звеньев, соединен с валом приводного электродвигателя, и блок

0 управления электродвигателем, отличающаяся тем, что, с целвю расширения функциональных возможностей путем обеспечения ступенчатого изменения производительности, электродвигатель выполнен реверсивным, а выходной вал дополнительно связан

5 с валом насоса посредством понижающего редуктора, входной и выходной валы которого имеют противоположное направление вращения, и при этом на валу насоса установлена дополнительная обгонная муф40 та, причем ведомые звенья обеих обгонных муфт соединены с валом насоса, а ведущие звенья установлены с возможностью передачи крутящего момента при одинаковом направлении вращения.

Изобретение относится к нефтепромысловому оборудованию, а именно к установкам погружных насосов для добычи жидкости из глубоких скважин. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения ступенчатого изменения производительности. Погружная насосная установка содержит винтовой насос 5, приводной вал 4 которого посредством обгонной муфты 6 соединен с валом 3 приводного реверсивного двигателя 2. Вал 3 дополнительно связан с валом 4 посредством понижающего редуктора 7, вход- ной и выходной валы которого имеют противоположные направления вращения. При этом на валу 4 установлена дополнительная обгонная муфта 8, причем ведомые звенья обеих обгонных муфт соединены с валом 4, а ведущие звенья установлены с возможностью передачи крутящего момента при одинаковом направлении вращения. 2 ил. Ј