Погружная центробежная насосная установка

 

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано для повышения надежности работы насосных агрегатов в осложненных условиях: высокое содержание песка, солей и АСПВ в скважинной жидкости, а также при глубине спуска в обсадной колонне до зоны перфорации или ниже зоны перфорации скважины. Обеспечивает увеличение надежности работы межочистного и межремонтного периодов работы насосных агрегатов при интенсивной добыче нефти в осложненных условиях. Сущность изобретения: устройство включает центробежный насос, проволочный фильтр и электродвигатель, установленные под центробежным насосом. Внутри перфорированного патрубка проволочного фильтра установлен магнитоактиватор. Он является одновременно магнитопроводом магнитоактиватора. Имеется цилиндрический кожух. Его внутренняя поверхность образует с наружной поверхностью электродвигателя радиальный зазор. Верхний конец цилиндрического кожуха герметично прикреплен к насосу выше его приемной части. Нижний конец кожуха прикреплен к нижнему торцу электродвигателя. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано для повышения надежности работы насосных агрегатов в осложненных условиях: при высоком содержании в скважинной жидкости механических примесей, солей и асфальтосмолопарафиновых веществ (АСПВ), а также при спуске их до зоны перфорации или ниже зоны перфорации в обсадной колонне.

Известна установка погружного центробежного насоса, включающая центробежный многоступенчатый насос и установленный под ним погружной электродвигатель, причем как насос, так и электродвигатель соединены с колонной насосно-компрессорных труб (НКТ), на поверхности которых прикреплен бронированный кабель (Молчанов Г. В. и др. Машины и оборудование для добычи нефти и газа. - М.: Недра, 1984, - c.246-247). Недостатком установки является большой абразивный износ рабочих органов насоса в условиях выноса песка и отложений солей на них, а также недостаточное охлаждение электродвигателя при спуске установки ниже зоны перфорации обсадной колонны скважины.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является погружная центробежная насосная установка, включающая центробежный насос и установленный под ним проволочный фильтр и электродвигатель (Сидоров Н.А. Бурение и эксплуатация нефтяных и газовых скважин. М.: Недра, 1982, с.322-323). Недостатком установки, принятой за прототип, является небольшой межремонтный период, связанный с отложением солей и АСПВ на рабочих органах насоса и недостаточным охлаждением электродвигателя при высокой пластовой температуре.

Задачей изобретения является увеличение надежности работы межочистного и межремонтного периодов работы погружных центробежных установок при интенсивной добыче нефти в условиях, осложненных отложениями солей и АСПВ, повышенным содержанием газа и механических примесей, высокой пластовой температурой, при глубине спуска до зоны перфорации или ниже зоны перфорации скважины. Технический результат заключается в комплексной защите погружной центробежной установки: снижении скорости образования отложений солей и АСПВ на рабочих органах насосных установок, уменьшении абразивного износа насосного агрегата из-за выноса механических примесей (песка), интенсификации охлаждения электродвигателя при высокой пластовой температуре и повышенном газосодержании в пластовой жидкости, уменьшении газосодержания на приеме насоса за счет натуральной сепарации, а также обеспечении возможности эксплуатации установки при глубине спуска ниже зоны перфорации. Указанный технический результат достигается тем, что известная погружная центробежная насосная установка, включающая центробежный насос, проволочный фильтр и электродвигатель, установленные под центробежным насосом, дополнительно снабжена магнитоактиватором, установленным внутри перфорированного патрубка проволочного фильтра, являющегося одновременно магнитопроводом магнитоактиватора, и цилиндрическим кожухом, установленным коаксиально относительно насоса и электродвигателя, образующим радиальный зазор. Причем верхний конец цилиндрического кожуха герметично прикреплен к насосу выше его приемной части, а нижний конец кожуха прикреплен к нижнему торцу электродвигателя при помощи монтажного патрубка и муфты. Проволочный фильтр установлен под электродвигателем и соединен муфтой и монтажным патрубком с нижней торцевой частью электродвигателя. Магнитоактиватор, размещенный внутри перфорированного патрубка проволочного фильтра, уменьшает отложение солей и АСПВ на поверхности рабочих органов насоса, не увеличивая суммарной длины насосной установки, что имеет существенное значение при большой кривизне скважины. Магнитоактиватор выполнен в виде цилиндрического стержня с установленными внутри постоянными термостойкими магнитами, обеспечивающими заданный режим магнитной обработки перекачиваемой пластовой жидкости. Магнитоактиватор устанавливают соосно с перфорированным патрубком проволочного фильтра при помощи центраторов и муфты, соединяющей перфорированный и монтажный патрубки, причем перфорированный патрубок фильтра является одновременно и магнитопроводом магнитоактиватора.

Размещение цилиндрического кожуха коаксиально относительно электродвигателя и центробежного насоса, образующее между внутренней поверхностью кожуха и наружной поверхностью электродвигателя радиальный зазор, и герметизация его верхнего конца обеспечивают а) натуральную сепарацию песка и свободного газа от пластовой жидкости при спуске установки ниже зоны перфорации; б) очистку всего объема скважинной жидкости от песка и ее магнитную обработку; в) интенсивное охлаждение электродвигателя в условиях повышенного газового содержания и высокой температуры пластовой жидкости. Герметичность кожуха обеспечивают при помощи хомута или специального фланца.

Проволочный фильтр установлен под электродвигателем и соединен муфтой и монтажным патрубком с нижней торцевой частью электродвигателя. На фиг.1 и 2 приведены варианты размещения погружной центробежной насосной установки в скважине. Фиг.1 - погружная центробежная насосная установка, размещенная в скважине выше зоны перфорации; фиг.2 - погружная центробежная насосная установка, размещенная в скважине ниже зоны перфорации.

Погружная центробежная насосная установка (фиг.1 и фиг.2) содержит центробежный насос 1, установленный на нижнем конце насосно-компрессорных труб 2. Под насосом 1 установлен электродвигатель 3 и проволочный фильтр 4, прикрепленный при помощи муфты 5 и монтажного патрубка 6 к нижнему торцу электродвигателя 3. Монтажный патрубок 6 выполнен с прямоугольными перепускными для скважинной жидкости окнами 7. Цилиндрический кожух 8 установлен относительно центробежного насоса 1 и электродвигателя 3 коаксиально, верхний конец кожуха герметично соединен с центробежным насосом 1, при этом приемная часть 9 центробежного насоса 1 расположена под кожухом 8. Герметичность обеспечивают при помощи хомута 10 или специального фланца (на чертеже не показан). Нижний конец цилиндрического кожуха 8 присоединен к монтажному патрубку 6 при помощи хомута 11. Магнитоактиватор 12, выполненный на постоянных магнитах, установлен внутри перфорированного патрубка 13 проволочного фильтра 4 при помощи центраторов 14 и муфты 5. Проволока 15 фильтра 4 имеет в сечении форму трапеции, что обеспечивает достаточно большой межочистной период и качественную очистку при обратной циркуляции жидкости. Проволочный фильтр 4 снабжен коническим наконечником 16, обеспечивающим надежный спуск насосной установки в скважину. Установка магнитоактиватора 12 внутри перфорированного патрубка 13 проволочного фильтра 4 сокращает общую длину насосной установки, что имеет существенное значение при большой кривизне скважины. Рабочий зазор 17 магнитоактиватора 12 образован между наружной поверхностью магнитоактиватора 12 и внутренней поверхностью перфорированного патрубка 13. Радиальный зазор 18 образован между наружной поверхностью электродвигателя 3 и внутренней поверхностью кожуха 8.

В зависимости от режима работы насосную установку спускают в скважину выше зоны перфорации 19 обсадной колонны фиг.1 или ниже зоны перфорации 19 обсадной колонны 20 фиг.2. Установка работает следующим образом. При спуске ее выше зоны перфорации (фиг.1) и работе электродвигателя 3 и насоса 1 скважинная жидкость поднимается вверх по обсадной колонне 20, проходит через межвитковые щели перфорированной проволоки 15, где очищается от песка и механических примесей, через отверстия перфорированного патрубка 13, попадает в рабочий зазор 17 магнитоактиватора 12. При этом происходит магнитная обработка скважинной жидкости, приводящая в дальнейшем к уменьшению отложений солей и АСПВ на поверхности рабочих колес насоса 1 (на чертеже не показано). Далее скважинная жидкость через прямоугольные окна 7 монтажного патрубка 3, радиальный зазор 18 между цилиндрическим кожухом 8 и электродвигателем 3 поступает в приемную часть 9 насоса 1. При спуске установки ниже зоны перфорации 19 (фиг.2) скважинная жидкость на вход проволочного фильтра поступает сверху, минуя входную часть 9 насоса 3 и проходя дальше тот же канал, как и при установке насоса выше зоны перфорации 19. Благодаря наличию цилиндрического кожуха 8 возрастает скорость движения жидкости, охлаждающая электродвигатель 3, увеличивая его межремонтный период. Изменение направления движения пластовой жидкости на 180° в поле сил тяжести приводит к натуральной сепарации свободного газа и песка на участке между зоной перфорации и входом в фильтр.

Таким образом, погружная центробежная насосная установка, снабженная магнитоактиватором, размещенным внутри перфорированного патрубка проволочного типа, и цилиндрическим кожухом, установленным коаксиально относительно электродвигателя и насоса, предназначена для использования в нефтедобывающей промышленности. Для заявленной погружной центробежной насосной установки подтверждена возможность ее осуществления с помощью описанных в заявке средств и методов.

Преимущество изобретения состоит в том, что повышается межремонтный и межочистной период установки путем уменьшения солевых и асфальтосмолопарафиновых отложений на рабочих органах насоса; повышается надежность работы насосной установки в условиях добычи нефти, осложненных большим содержанием песка, солей и АСПВ в скважинной жидкости, повышенным газосодержанием, а также при спуске насосной установки ниже зоны перфорации обсадной колонны.

Формула изобретения

1. Погружная центробежная насосная установка, включающая центробежный насос, проволочный фильтр и электродвигатель, установленные под центробежным насосом, отличающаяся тем, что она снабжена магнитоактиватором, установленным внутри перфорированного патрубка проволочного фильтра, являющегося одновременно магнитопроводом магнитоактиватора, и цилиндрическим кожухом, внутренняя поверхность которого образует с наружной поверхностью электродвигателя радиальный зазор, при этом верхний конец цилиндрического кожуха герметично прикреплен к насосу выше его приемной части, а нижний конец прикреплен к нижнему торцу электродвигателя.

2. Погружная центробежная насосная установка по п. 1, отличающаяся тем, что нижний конец цилиндрического кожуха прикреплен к электродвигателю при помощи монтажного патрубка и муфты.

3. Погружная центробежная насосная установка по п. 1, отличающаяся тем, что проволочный фильтр установлен под электродвигателем.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2