Установка электрическая центробежно-насосная

 

Изобретение относится к горному и нефтепромысловому машиностроению, а именно к насосным установкам с агрегатами двигатель-насос, расположенными на большой глубине, для подъема жидкостей из скважин, и может быть использовано для добычи жидких полезных ископаемых. Установка электрическая центробежно-насосная снабжена штанговой колонной. Прижимные элементы выполнены в виде гидравлического пакера. Пакер имеет разжимаемый рукав, центральный канал, обратные клапаны и соединительный вал. Пакер размещен между электродвигателем и насосом. Электродвигатель закреплен на нижнем конце штанговой колонны в надпакерном пространстве. Полость разжимаемого рукава сообщена через обратный клапан с нагнетательными каналами насоса. В центральном канале пакера размещен соединительный вал и он открыт через обратный, выполненный кольцевым клапан в полость эксплуатационной колонны в пространстве над пакером. Каналы, соединяющие центральный канал с нагнетательными каналами насоса, перекрыты поршнем, закрепленным срезаемыми штифтами. Использование изобретения позволяет снизишь металлоемкость установки и вероятность повреждения кабеля при спуске в скважину, уменьшить длину кабеля вследствие размещения двигателя над насосом, повысить степень нефтеотдачи пласта за счет изоляции насоса от поверхностного пластового пространства, снизить вероятность аварий за счет гашения вибраций подвески упругоэластичным пакером. 1 ил.

Изобретение относится к области горного и нефтепромыслового машиностроения, а именно к насосным установкам с агрегатами двигатель-насос, расположенными на большой глубине, для подъема жидкостей из скважин, и может быть использовано для добычи жидких полезных ископаемых.

Известны установки электрические центробежно-насосные, содержащие эксплуатационную и лифтовую колонны труб, электрический кабель, соединенный с наружной поверхностью лифтовой колонны по всей ее длине присоединительными поясами, для подвода электроэнергии к размещенному на конце лифтовой колонны погружному электродвигателю, ротор которого соединен с валом размещенного между двигателем и лифтовой колонной центробежного насоса, имеющего всасывающие, открытые в полость эксплуатационной колонны, и нагнетательные, открытые в полость лифтовой колонны каналы. /Нефтепромысловое оборудование: Справочник, под ред. Е.И. Бухаленко.-М.: Недра,1990.-559 с., ил.с.113-150/.

Недостатком известных устройств является то, что установки крепятся к эксплуатационной колонне только на устье скважины, вследствие чего при вибрации расположенного на забое двигателя происходит развинчивание лифтовой колонны либо разрыв болтов фланцевых соединений.

Указанный недостаток устранен в конструкции установки электрической центробежно-насосной, содержащей эксплуатационную и лифтовую колонны труб, насос, погружной электродвигатель, снабженный прижимными элементами для взаимодействия с эксплуатационной колонной, и электрический кабель, соединенный с наружной поверхностью лифтовой колонны по всей ее длине присоединительными поясами, для подвода электроэнергии к погружному электродвигателю, ротор которого соединен с валом размещенного между электродвигателем и лифтовой колонной центробежного насоса, имеющего всасывающие, открытые в полость эксплуатационной колонны, и нагнетательные, открытые в полость лифтовой колонны каналы. /А.С.СССР N 1710847, МКИ F 04 D 13/10, опубл. 07.02.1992г. -прототип/.

Недостатками известного устройства, выбранного нами в качестве прототипа по большинству совпадающих признаков, является то, что спуск установки в скважину производится на лифтовой колонне, вследствие чего прикрепленный к ее наружной поверхности электрический кабель подвержен механическим повреждениям, и невозможность использования эксплуатационной колонны в качестве лифтовой.

Задачей, решаемой изобретением, является повышение эффективности работы установки.

Техническая сущность изобретения заключается в том, что известная установка электрическая центробежно-насосная, содержащая эксплуатационную и лифтовую колонны труб, насос, погружной электродвигатель, снабженный прижимными элементами для взаимодействия с эксплуатационной колонной, и электрический кабель, соединенный с наружной поверхностью лифтовой колонны по всей ее длине присоединительными поясами, для подвода электроэнергии к погружному электродвигателю, ротор которого соединен с валом размещенного между электродвигателем и лифтовой колонной центробежного насоса, имеющего всасывающие, открытые в полость эксплуатационной колонны, и нагнетательные, открытые в полость лифтовой колонны через обратный клапан каналы, снабжена штанговой колонной, а прижимные элементы выполнены в виде гидравлического с разжимаемым рукавом центральным каналом, обратными клапанами, поршнем и соединительным валом пакера, размещенного между электродвигателем, закрепленным на нижнем конце штанговой колонны в надпакерном пространстве, и насосом таким образом, что полость разжимаемого рукава сообщена через обратный клапан с нагнетательными каналами насоса, а центральный канал вмещает соединительный вал и открыт через обратный клапан, выполненный кольцевым, в полость эксплуатационной колонны в пространстве над пакером, причем каналы, соединяющие центральный канал с нагнетательными каналами насоса, перекрыты поршнем, закрепленным срезаемыми штифтами.

Снабжение установки штанговой колонной обеспечивает меньший, чем у насосно-компрессорных труб, диаметр продвигаемого в скважине инструмента, благодаря чему снижается вероятность мехповреждения присоединенного к наружной поверхности колонны электрического кабеля.

Выполнение прижимных элементов в виде гидравлического с разжимаемым рукавом центральным каналом обратными клапанами, поршнем и соединительным валом пакера, размещенного между электродвигателем, закрепленным на нижнем конце штанговой колонны в надпакерном пространстве, и насосом таким образом, что полость разжимаемого рукава сообщена через обратный клапан с нагнетательными каналами насоса, а центральный канал вмещает соединительный вал и открыт через обратный клапан в полость эксплуатационной колонны в пространстве над пакером, причем каналы, соединяющие центральный канал с нагнетательными каналами насоса, перекрыты поршнем, закрепленным срезаемыми штифтами, обеспечивает раздел пакером полости эксплуатационной колонны на подпакерное, сообщенное с пластом, и надпакерное, сообщенное со сборным коллектором, пространства и перекачивание жидкости из пласта на поверхность по полости эксплуатационной колонны.

На чертеже показан вид сбоку предложенного устройства с продольным разрезом пакера (стрелками показано направление движения жидкости).

Установка электрическая центробежно-насосная включает в себя эксплуатационную колонну 1 обсадных труб, являющуюся в данном случае и лифтовой колонной. В полости колонны 1 последовательно сверху вниз размещены подвешенная на планшайбе (не показана) колонна насосных штанг 2, соединенная с электродвигателем 3 с компенсатором и гидрозащитой, пакером 4, и насосным блоком 5 с газосепаратором и газопесочным якорем и входными окнами 6. Вдоль образующей насосных штанг 2 проложен кабель 7, прикрепленный к колонне у соединительных муфт 8 присоединительными поясами 9 и к двигателю 3 кабельной муфтой 10.

Гидравлический разжимаемый пакер 4 (типа ПВ) состоит из корпуса 11 с центральным каналом 12 и коаксиальной ему камерой 13 с кольцевым поршнем 14, перекрывающим отверстия 15 в корпусе 11, сообщающие полость камеры 13 с полостью центрального канала 12, и входными каналами 16 в торце нижней муфты 17. Уплотнительный рукав 18 пакера 4 размещен на гильзе 19, надетой на корпус 11 с возможностью осевого проворота и застопорен шпилькой 20. Полость рукава 18 сообщена с полостью камеры 13 соосными отверстиями 21, выполненными в стенках гильзы 19 и корпуса 11 и перекрытыми упругоэластичной манжетой 22, выполняющей роль обратного клапана для закачиваемой в полость рукава 16 жидкости. Ниже отверстий 21 в гильзе 19 и корпусе 11 выполнены выходные отверстия 23 и 24 соответственно, смещенные друг относительно друга на угол не менее 45^o. В верхнем торце корпуса 11 выполнена полость 25 и выходные отверстия 26, перекрытые кольцевым упругоэластичным обратным клапаном 27. В центральном канале 12 размещен вал 28, соединяющий ротор двигателя 3 с валом насосного блока 5, снабженный размещенным в нижней муфте 17 сальниковым уплотнением 29. Поршень 14 закреплен ниже отверстий 15 срезаемой шпилькой 30.

Предложенное устройство работает следующим образом.

При спуске в скважину уплотнительный рукав 18 сжат и не препятствует продвижению установки в полости эксплуатационной колонны. Спуск установки на штангах 2, имеющих диаметр меньший, чем у насосно-компрессорных труб, способствует снижению вероятности мехповреждений кабеля 7.

По достижении интервала скважины, в котором намечено размещение насоса (обычно это интервал, располагаемый на 500 м ниже достигаемого при эксплуатации обычным способом, т.е. с помощью насосно-компрессорных труб, динамического уровня жидкости), включают насос и производят распакеровку установки.

При этом вращение на вал насосного блока 5 передается от двигателя 3 через вал 28, размещенный в полости центрального канала 12 пакера 4. Прокачиваемая насосом жидкость, находящаяся в скважине, поступает через каналы 16 в полость камеры 13 и через отверстия 21 в полость уплотнительного рукава 18, разжимая его и прижимая к стенкам эксплуатационной колонны 1, т.к. выход жидкости в надпакерное пространство перекрыт поршнем 14. Обратному выходу жидкости из полости уплотнительного рукава 18 препятствует манжета 22.

Дальнейшее повышение давления в полости камеры 13 приводит к срезанию шпильки 30 и перемещению поршня выше отверстий 15, вследствие чего жидкость из полости камеры 13 свободно прокачивается в центральный канал 12, и через полость 25, отжимая клапан 27, и выходные отверстия 26 - в надпакерное пространство, и далее по полости эксплуатационной колонны 1 - на поверхность в сборный коллектор.

Газовые шапки, скапливающиеся в верхней части подпакерного пространства не влияют на работу насоса благодаря использованию газопесочного якоря и газосепаратора. Влияние парафина в полости эксплуатационной колонны, имеющей диаметр полости, многократно превышающий диаметр полости насосно-компрессорных труб, незначительно, и может в данном случае не учитываться.

Технико-экономическая или иная эффективность 1. Снижение металлоемкости установки и вероятности мехповреждения кабеля при спуске установки в скважину благодаря использованию вместо насосно-компрессорных труб насосных штанг.

2. Уменьшение требуемой длины кабеля вследствие размещения двигателя над насосом.

3. Повышение степени нефтеотдачи пласта благодаря размещению насоса в изолируемом от поверностного пластовом пространстве.

4. Снижение вероятности аварий из-за вибраций подвески благодаря их гашению скреплением установки со стенками эксплуатационной колонны труб упругоэластичным пакером.

Формула изобретения

Установка электрическая центробежно-насосная, содержащая эксплуатационную и лифтовую колонны труб, насос, погружной электродвигатель, снабженный прижимными элементами для взаимодействия с эксплуатационной колонной, и электрический кабель, соединенный с наружной поверхностью лифтовой колонны по всей ее длине присоединительными поясами, для подвода электроэнергии к погружному электродвигателю, ротор которого соединен с валом размещенного между электродвигателем и лифтовой колонной центробежного насоса, имеющего всасывающие, открытые в полость эксплуатационной колонны, и нагнетательные, открытые в полость лифтовой колонны через обратный клапан каналы, отличающаяся тем, что она снабжена штанговой колонной, а прижимные элементы выполнены в виде гидравлического с разжимаемым рукавом центральным каналом, обратными клапанами, поршнем и соединительным валом пакера, размещенного между электродвигателем, закрепленным на нижнем конце штанговой колонны в надпакерном пространстве, и насосом таким образом, что полость разжимаемого рукава сообщена через обратный клапан с нагнетательными каналами насоса, а центральный канал вмещает соединительный вал и открыт через обратный клапан, выполненный кольцевым, в полость эксплуатационной колонны в пространстве над пакером, причем каналы, соединяющие центральный канал с нагнетательными каналами насоса, перекрыты поршнем, закрепленным срезаемыми штифтами.

РИСУНКИ

Рисунок 1