Насос для подъема жидкости из скважин

 

Использование: в насосостроении, преимущественно в погружных диафрагмовых электронасосах для добычи нефти из скважин. Сущность изобретения: компенсирующая диафрагма, ее корпус и кожух установлены в верхней части электродвигателя. В центральном отверстии корпуса диафрагмы размещен с возможностью осевого перемещения верхний подшипниковый щит электродвигателя, снабженный наружным продольным пазом для укладки выводных проводов обмотки статора. Сама диафрагма выполнена с внешним - на верхнем конце и внутренним - на нижнем конце кольцевыми буртами. Кожух диафрагмы установлен с возможностью осевого смещения до упора в бурт корпуса диафрагмы посредством переводника, навинченного на нижний конец корпуса диафрагмы, а на цилиндрической части диафрагмы установлено с возможностью ее радиального сжатия эластичное или пружинное кольцо. 1 ил.

Изобретение относится к насосостроению для подъема жидкости из скважин и может быть использовано в погружных диафрагменных электронасосах для добычи нефти из скважин.

Широко известны погружные центробежные электронасосы для откачки из нефтяных скважин пластовой жидкости, содержащие три отдельных блока: центробежный насос, маслозаполненный электродвигатель и расположенную между ними гидрозащиту электродвигателя [1, с. 113-130, рис. 4.1, 4.2, 4.4, 4.5(б)] Электродвигатели этих электронасосов имеют широкий диапазон мощности, высокую надежность и долговечность, благодаря многоопорной конструкции вала и использованию специальных теплостойких проводов для изготовления протяжной обмотки статора [1, рис. 4.4] В гидрозащите этих электродвигателей для компенсации изменения объема заполняющего масла применяется эластичная диафрагма, установленная на цилиндрическом корпусе и защищенная снаружи кожухом. Корпус и кожух диафрагмы образуют с ней геометрические объемы, сообщающиеся соответственно с полостями масла и окружающей среды [1, рис. 4.5(б)] К недостаткам этих электронасосов следует отнести наличие трех отдельных блоков, соединяемых на устье скважины и заполняемых маслом при помощи специального насоса с большим количеством операций по заполнению и проверке герметичности мест соединения, а также относительную сложность конструкции как гидрозащиты, так и крепления ее диафрагмы.

Известен также погрузочный диафрагменный электронасос, содержащий расположенные в герметично изолированном посредством эластичных рабочей и компенсирующей диафрагм и заполненном маслом корпусе асинхронный электродвигатель и плунжерный насос с эксцентриковым приводом и возвратной пружиной, связанный через конический редуктор с валом электродвигателя, удерживаемым подшипниковыми щитами, и соединенные с этим корпусом корпус и кожух компенсирующей диафрагмы, образующие с ней внутренний и внешний геометрические объемы, сообщающиеся соответственно с полостями масла и окружающей среды [1, с. 162-166, 2] Электронасосы этого типа имеют компактную моноблочную конструкцию, заполняются маслом, обкатываются на заводе и поступают к потребителю полностью подготовленными к спуску в скважину.

К недостаткам этих насосов следует отнести недостаточную надежность электродвигателя из-за использования "всыпной" обмотки статора эмальпроводом сравнительно низкой теплостойкости и малую мощность из-за двухопорной конструкции вала, вызванной как "всыпной" обмоткой статора, так и необходимостью введения увеличенного отверстия внутри вала для снижения гидравлических потерь при высокоцикличных возвратно-поступательных импульсах масла между плунжером насоса, расположенным выше электродвигателя, и компенсирующей диафрагмой, расположенной в нижней части электродвигателя. При двухопорной конструкции вала увеличение мощности электродвигателя выше критического значения приводит к прогибу вала и биению ротора по расточке статора.

Техническая задача изобретения заключается в повышении мощности, эксплуатационной надежности и долговечности электронасоса путем изменения конструкции электродвигателя и компенсирующей диафрагмы, обеспечении моноблочности и сокращении количества операций по заполнению маслом и проверке герметичности электронасоса.

Указанная задача достигаются тем, что компенсирующая диафрагма, ее корпус и кожух установлены в верхней части электродвигателя, в центральном отверстии корпуса диафрагмы размещен с возможностью осевого перемещения верхний подшипниковый щит электродвигателя, снабженный наружным продольным пазом для укладки выводных проводов обмотки статора, сама диафрагма выполнена с внешним на верхнем конце и внутренним на нижнем конце кольцевыми буртами, кожух диафрагмы установлен с возможностью осевого смещения до упора в бурт корпуса диафрагмы посредством переводника, навинченного на нижний конец корпуса диафрагмы, а на цилиндрической части диафрагмы установлено с возможностью ее радиального сжатия эластичное или пружинное кольцо.

На чертеже изображен продольный разрез предложенного насоса.

Предложенный насос для подъема жидкости из скважин содержит расположенные в герметично изолированном посредством эластичных рабочей 1 и компенсирующей 2 диафрагм и заполненном маслом корпусе 3 асинхронный электродвигатель 4 и плунжерный насос 5 с эксцентриковым приводом 6 и возвратной пружиной 7, связанный через конический редуктор 8 с верхним концом 9 вала 10 электродвигателя 4, удерживаемого верхним 11 и нижним 12 подшипниковыми щитами, и соединенные с корпусом 3 корпус 13 и кожух 14 компенсирующей диафрагмы 2, образующие с диафрагмой 2 внутренний 15 и внешний 16 геометрические объемы, сообщающиеся отверстиями 17 и 18 соответственно с полостью насоса, заполненной маслом, и с окружающей средой. Корпус 13 и кожух 14 установлены в верхней части электродвигателя 4. В центральном отверстии корпуса 13 размещен с возможностью осевого перемещения верхний подшипниковый щит 11 электродвигателя 4, снабженный наружным продольным пазом 19 для укладки выводных проводов 20 обмотки статора электродвигателя 4. Диафрагма 2 выполнена с уплотнительными внешним 21 на верхнем конце и внутренним 22 на нижнем конце кольцевыми буртами. Кожух 14 диафрагмы 2 для уплотнения буртов 21,22 установлен с возможностью осевого смещения до упора в бурт 23 корпуса 13 диафрагмы 2 посредством переводника 24, навинченного при помощи резьбы 25 на нижней конец корпуса 13. На цилиндрической части диафрагмы 2 установлено с возможностью ее радиального сжатия эластичное или пружинное кольцо 26. Электромагнитные пакеты статора электродвигателя 4 размещены в корпусе 27, а вал 10 электродвигателя 4 вращается в радиальных подшипниках промежуточных 28 и концевых в щитах 11, 12, что препятствует прогибу вала и обеспечивает применение протяжной обмотки статора специальным теплостойким проводом и увеличение мощности электродвигателя. Всасывающий 29 и нагнетательный 30 клапаны насоса установлены в головке 31, которая соединяется с корпусами 3, 13 при помощи стакана 32. Токопроводящий кабель 33 подсоединяется к электронасосу при помощи кабельной муфты 34 и токоввода 35 герметичного или открытого типа по отношению к внутренней полости электронасоса. Электронасос имеет моноблочную конструкцию, собирается, заполняется маслом и обкатывается в заводских условиях. Поступает на скважину полностью подготовленным к применению и после подсоединения муфты 34 к токопроводу 35 опускается в скважину на напорных трубах 36.

Предложенный насос для подъема жидкости из скважин работает следующим образом.

Вращение вала 10 асинхронного электродвигателя 4 через конический редуктор 8 вращает эксцентриковый привод 6, который совместно с возвратной пружиной 7 обеспечивает возвратно-поступательное движение плунжера (не обозначено) плунжерного насоса 5. При этом находящееся в корпусе 3 масло сообщает возвратно-поступательные импульсы эластичной диафрагме 1 и откачиваемой среде, которая при этом перемещается из скважин (не обозначено) через всасывающий 29 и нагнетательный 30 клапаны в напорные трубы 36. Изменение объема масла, заполняющего электронасос, при колебаниях рабочей температуры и возвратно-поступательном движении плунжера (не обозначен) плунжерного насоса 5 компенсируется диафрагмой 2, которая также уравнивает внутреннее давление масла с давлением окружающей среды. Эластичное или пружинное кольцо 26 создает некоторое превышение внутреннего давления масла над давлением окружающей среды, что препятствует попаданию воздуха во внутреннюю полость электронасоса в момент соединения кабельной муфты 34 с открытого типа токовводом 35 при монтаже на устье скважины и обеспечивает возможность визуального контроля герметичности места их соединения. Наличие промежуточных радиальных подшипников 28 предупреждает прогиб вала 10 электродвигателя 4 и обеспечивает увеличение его мощности до необходимого значения, применение протяжной обмотки статора специальным теплостойким проводом и значительное повышение эксплуатационной надежности и долговечности электронасоса в различных условиях применения.

Формула изобретения

Насос для подъема жидкости из скважин, содержащий расположенные в герметично изолированном посредством эластичных рабочей и компенсирующей диафрагм и заполненном маслом корпусе асинхронный электродвигатель и плунжерный насос с эксцентриковым приводом и возвратной пружиной, связанный через конический редуктор с валом электродвигателя, удерживаемым подшипниковыми щитами, и соединенные с этим корпусом корпус и кожух компенсирующей диафрагмы, образующие с ней внутренний и внешний геометрические объемы, сообщающиеся соответственно с полостями масла и окружающей среды, отличающийся тем, что компенсирующая диафрагма, ее корпус и кожух установлены в верхней части электродвигателя, в центральном отверстии корпуса компенсирующей диафрагмы размещен с возможностью осевого перемещения верхний подшипниковый щит электродвигателя, снабженный наружным продольным пазом для укладки выводных проводов обмотки статора, сама компенсирующая диафрагма выполнена с внешним на верхнем конце и внутренним на нижнем конце кольцевыми буртами, кожух диафрагмы установлен с возможностью осевого смещения до упора в бурт корпуса диафрагмы посредством переводника, навинченного на нижний конец корпуса диафрагмы, а на цилиндрической части диафрагмы установлено с возможностью ее радиального сжатия эластичное или пружинное кольцо.

РИСУНКИ

Рисунок 1