Скважинная электроплунжерная насосная установка

 

Изобретение предназначено для использования в нефтяной промышленности при добыче нефти из нефтяных скважин и в газовой промышленности при откачке конденсата из газовых скважин. Содержит насос с плунжером, получающим возвратно-поступательное движение от погружного электродвигателя через реверсивный передаточный механизм. Последний состоит из зубчатой передачи и спаренного кривошипного механизма, на шипе которого установлен шатун с накопителем энергии холостого хода в виде пружины. Спаренный кривошипный механизм выполнен в виде двух одинаковых параллельных колес с общим шипом, являющихся последней ступенью зубчатого механизма с одинаковыми передаточными отношениями до них от вала электродвигателя. Колеса имеют общую ось вращения, установлены на подшипниках на раздельных осях, закрепленных в корпусе при помощи сегментных вставок. Между шатуном реверсивного передаточного механизма и подвижной частью насоса установлен ползун. Верхняя часть реверсивного передаточного механизма содержит над диафрагмами обратный клапан сброса избыточного давления. Позволяет упростить конструкцию. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к насосостроению, может быть использовано в нефтяной промышленности при добыче нефти с нефтяных скважин и в газовой промышленности при откачке конденсата с газовых скважин.

Известен диафрагменный насос добычи нефти, состоящий из погружного электродвигателя и насоса, в котором вращение электродвигателя преобразуется в возвратно-поступательное движение поршня насоса с помощью конической зубчатой передачи и эксцентрика. Очень большая частота ходов поршня - около 750 в минуту при длине хода 15 миллиметров (Чигеров Л.Г. Нефтепромысловые машины и механизмы. - М.: Недра, 1983, с.102 и 103).

Известен также штанговый насос для добычи нефти, где плунжер насоса получает возвратно-поступательное движение через колонну штанг от станка-качалки. Затруднена их эксплуатация в искривленных скважинах, металлоемки (Чигеров Л. Г. Нефтепромысловые машины и механизмы. - М.: Недра, 1983, с. 115-199).

Наиболее близким техническим решением к заявленному является скважинная электроплунжерная насосная установка, содержащая насос с плунжером, получающим возвратно-поступательное движение от погружного электродвигателя через реверсивный передаточный механизм, состоящий из зубчатой передачи и спаренного кривошипного механизма, на шипе которого установлен шатун с накопителем энергии холостого хода в виде пружины (RU 2095628 С1, 10.11.1997).

Технической задачей, поставленной в настоящем изобретении, является создание скважинного электроплунжерного насоса для добычи нефти, в котором плунжерный насос получает привод от погружного электродвигателя, устраняя станок-качалку и колонну насосных штанг, т.к. упрощается конструкция, повышается кпд привода. Эта задача достигается тем, что спаренный кривошипный механизм установки выполнен в виде двух одинаковых параллельных колес с общим шипом, являющихся последними ступенями зубчатого механизма с одинаковыми передаточными отношениями до них от вала электродвигателя, имеющих общую ось вращения, установленных на подшипниках на раздельных осях, закрепленных в корпусе при помощи сегментных вставок. Кроме того, между шатуном реверсивного передаточного механизма и подвижной частью насоса установлен ползун, а в верхней части реверсивного передаточного механизма установлены диафрагмы и обратный клапан сброса избыточного давления.

Скважинная электроплунжерная насосная установка состоит из плунжерного насоса 1, электродвигателя 2, реверсивно-передаточного механизма 3, зубчатые колеса 4 которого последних параллельных ступеней вместе с общим шипом 5 и шатуном 6 выполняют роль спаренного кривошипного механизма. Зубчатые колеса 4 одинаковые, имеют до себя от вала электродвигателя равные передаточные отношения, имеют общую ось вращения, установлены на подшипниках на раздельных осях 7. Шатун 6 шарнирно соединен с ползуном 8. Ползун 8 через шток 9, корпус компенсатора 10 соединен со штоком 11 подвижной части плунжерного насоса 1. Электродвигатель 2 получает электроэнергию с устья скважины 12 по кабелю 13. Внутренние полости реверсивно-передаточного механизма 3 и электродвигателя 2 защищены от попадания пластовой жидкости диафрагмами 14, 15. Установка имеет накопитель энергии холостого хода в виде пружины 16. Реверсивно-передаточный механизм имеет корпус из трубы с двумя сегментными вставками 17 для крепления осей и подшипников. Обратный клапан 18 расположен над диафрагмой 15 компенсатора 10 и предназначен для стравливания нефтяных газов, проникающих во внутреннюю полость установки через резину диафрагм 14, 15.

Вращение вала электродвигателя 2, уменьшая обороты на нескольких ступенях зубчатых передач реверсивно-передаточного механизма 3, передается во вращение зубчатых колес 4, которые с помощью общего шипа 5 и шатуна 6 преобразуют вращение в возвратно-поступательное движение ползуна 8. Ползун 8 принимает поперечные усилия на себя и через шток 9, корпус компенсатора 10, шток 11 передает подвижной части плунжерного насоса 1 только продольные усилия, заставляет совершать его возвратно-поступательные движения и качать жидкость. При холостом ходе подвижной части плунжерного насоса 1 вниз сжимается пружина 16 и аккумулируется энергия, которая отдается обратно при рабочем ходе подвижной части плунжерного насоса вверх, уменьшая тем самым потребную мощность электродвигателя. При возвратно-поступательном движении штока 9 полость электродвигателя и реверсивно-передаточного механизма защищена от попадания пластовой жидкости разделительной диафрагмой 14 и диафрагмой 15 компенсатора 10, а диафрагма 15 компенсатора 10 компенсирует при этом и изменение объема полости установки при ходе штока 9 вверх-вниз.

При спуске установки в скважину нефтяные газы, присутствующие в добываемой нефти, просачиваются через резину диафрагм 14, 15 внутрь реверсивного передаточного механизма 3 и погружного электродвигателя 2 (т.к. резина газопроницаема). Столб жидкости над спущенной в скважину установкой обычно велик и создает давление внутри установки, превышающее давление насыщения в нефти нефтяных газов. Газы при таком давлении находятся в жидкой фазе. При включении установки в работу и начале отбора жидкости из скважины столб жидкости над установкой уменьшается со статического уровня до установившегося динамического уровня. Давление в полости реверсивного передаточного механизма 3 погружного электродвигателя 2 при этом снижается. Когда это давление становится ниже давления насыщения в нефти нефтяных газов, газы, просочившиеся в полость установки, переходят из жидкой фазы в свободную, увеличивая при этом свой объем. Из-за того что свободный газ не может быстро просочиться через резину обратно наружу, а давление наружное при откачке жидкости продолжает снижаться, внутри полости установки возникает избыточное давление. Это давление сбрасывается наружу обратным клапаном 18. Так как обратный клапан 18 расположен в самой верхней точке внутренней полости рабочего положения установки, через обратный клапан стравится только газ, а не масло, заполняющее внутреннюю полость реверсивного передаточного механизма 3 и погружного электродвигателя 2.

Изобретение устранит металлоемкие станки-качалки, колонны насосных штанг, повысит кпд насосов добычи нефти.

Формула изобретения

1. Скважинная электроплунжерная насосная установка, содержащая насос с плунжером и цилиндром, получающим возвратно-поступательное движение от погружного электродвигателя через реверсивный передаточный механизм, состоящий из зубчатой передачи и спаренного кривошипного механизма, на шипе которого установлен шатун с накопителем энергии холостого хода в виде пружины, отличающаяся тем, что спаренный кривошипный механизм выполнен в виде двух одинаковых параллельных колес с общим шипом, являющихся последними ступенями зубчатого механизма с одинаковыми передаточными отношениями до них от вала электродвигателя, имеющих общую ось вращения, установленных на подшипниках на раздельных осях, закрепленных в корпусе при помощи сегментных вставок.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что между шатуном реверсивного передаточного механизма и подвижной частью насоса установлен ползун.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что верхняя часть реверсивного передаточного механизма содержит над диафрагмами обратный клапан сброса избыточного давления.

РИСУНКИ

Рисунок 1