Скважинный насос
Владельцы патента RU 2450162:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" (RU)
Изобретение относится к нефтепромысловым насосным установкам и может быть использовано при подъеме жидкостей из скважин. Скважинный насос содержит корпус с установленным в нем погружным электродвигателем, нагнетательным трубопроводом, системой клапанов. Включает самотормозящийся волновой редуктор, выходной вал которого соединен с осевым кривошипом, выполненным в виде диска и стержня на сферических опорах, соединенного с клином, опирающимся на неподвижный сегмент и прокладку через цилиндрические ролики. Прокладка установлена на упругую оболочку, опирающуюся на второй неподвижный сегмент. Повышаются надежность и долговечность насоса за счет преобразования вращательного движения в линейное возвратно-поступательное движение стенки упругой оболочки через клин и осевой кривошип. 3 ил.
Изобретение относится к нефтепромысловым насосным установкам и может быть использовано при подъеме жидкостей из скважин.
Известен скважинный насос, включающий привод с вращающимися штангами, колонну подъемных труб. Корпус насоса выполнен в виде трубного цилиндра, к внутренней стенке которого прикреплен эластичный шланг в форме восходящей спирали, внутри которого по всей длине навивки размещен ротор, выполненный с одной, двумя или более гранями, причем высота граней соответствует полному перекрытию сечения шлангов. Стенки ротора размещены на расстоянии, плавно возрастающем к середине от стенки корпуса, но не более диаметра шланга (Патент RU №2179658. Опубл. 20.02.2002, МКП F04В 47/00, F04В 43/12).
Основным недостатком является невысокая надежность и недолговечность из-за износа ротора и трущихся участков шлангов.
Близким по конструкции и принципу работы является погружной скважинный диафрагменный насосный агрегат для добычи нефти. Агрегат состоит из погружного электродвигателя и насоса, включающего в себя корпус с головкой, в которой выполнены впускное и выпускное отверстия для перекачиваемой жидкости с расположенными в них, соответственно, всасывающим и нагнетательным клапанами насоса. В рабочей камере расположена рабочая диафрагма тарельчатого типа, разделяющая рабочую камеру на заполненную рабочей жидкостью поддиафрагменную полость и наддиафрагменную полость, гидравлически соединенную с упомянутыми впускным и выпускным отверстиями насоса. Насос включает в себя плунжерную приводную камеру, которая заполнена рабочей жидкостью и разделена на подплунжерную и надплунжерную полость герметичной перегородкой, в отверстии которой установлен плунжер с возможностью возвратно-поступательного перемещения. Надплунжерная полость плунжерной приводной камеры гидравлически связана с поддиафрагменной полостью рабочей камеры. Плунжер подпружинен в направлении подплунжерной полости. Насос включает в себя систему гидропривода плунжера, содержащую размещенные в полости корпуса гидравлический роторный объемный насос, кинематически связанный с валом электродвигателя, и золотниковый реверсивный гидрораспределитель. Насос включает в себя компенсирующую камеру, в которой расположена компенсирующая цилиндрическая диафрагма, ориентированная вдоль оси корпуса. Компенсирующая диафрагма образует задиафрагменную полость, связанную каналом в стенке корпуса с затрубным пространством, и поддиафрагменную полость, которая гидравлически связана с входом роторного объемного насоса. Вход гидрораспределителя гидравлически соединен с выходом роторного объемного насоса. Напорная линия гидрораспределителя гидравлически соединена с подплунжерной полостью плунжерной приводной камеры посредством трубопровода, проходящего через поддиафрагменную полость компенсирующей камеры. Выход гидрораспределителя гидравлически соединен с поддиафрагменной полостью компенсирующей камеры. Повышаются надежность и долговечность насоса при большой глубине спуска насосного агрегата, в том числе в скважинах с высоким газовым фактором, при одновременном уменьшении диаметрального габарита насоса (Патент RU №2382903. Опубл. 27.02.2010, МКП F04В 47/08).
Основным недостатком устройства являются большие затраты на изготовление и недостаточная надежность, обусловленные сложностью устройства.
Задача изобретения - повышение надежности и долговечности насоса.
Поставленная задача обеспечивается тем, что скважинный насос содержит корпус, погружной электродвигатель, соединенный с самотормозящимся волновым редуктором, выходной вал которого соединен с осевым кривошипом, выполненным в виде диска и стержня со сферическими опорами и связанным с клином, установленным на цилиндрических роликах. Причем клин одной стороной установлен на неподвижный сегмент, а другой - на прокладку, которая опирается на стенку упругой оболочки, установленной в корпусе через второй неподвижный сегмент. Полость упругой оболочки через систему клапанов, включающую всасывающий и нагнетательный клапаны, соединена с затрубным пространством и нагнетательным трубопроводом.
На фиг.1 показана схема скважинного насоса, на фиг.2 разрез А-А, на фиг.3 - разрез Б-Б.
Скважинный насос включает корпус 1, в котором размещен погружной электродвигатель 2, соединенный с самотормозящимся волновым редуктором 3. Осевой кривошип 4 соединен с выходным валом самотормозящегося волнового редуктора 3 и клином 5, имеющим угол наклона α. Клин 5 опирается на неподвижный сегмент 6 и прокладку 7 через цилиндрические ролики 8. Упругая оболочка 9 опирается на второй неподвижный сегмент 10 и прокладку 7. Полость упругой оболочки 9 через систему клапанов 11 соединена с нагнетательным трубопроводом 12 (в прототипе - выход роторного объемного насоса) и затрубным пространством.
Устройство работает следующим образом.
На осевой кривошип 4 движение передается от погружного электродвигателя 2, через самотормозящийся волновой редуктор 3, который служит для понижения частоты вращения. Осевой кривошип 4 выполнен в виде диска и стержня со сферическими опорами. Вращательное движение преобразуется в линейное возвратно-поступательное движение клина 5, соединенного с осевым кривошипом 4. Клин 5 установлен на цилиндрических роликах 8 относительно неподвижного сегмента 6 и прокладки 7 для уменьшения сил трения. Прокладка 7 под действием возвратно- поступательного движения клина 5 совершает радиальное перемещение со стенкой упругой оболочкой 9, в которой при сжатии жидкость поступает через систему клапанов 11 в нагнетательный трубопровод 12, при разжиме происходит всасывание жидкости в упругую оболочку 9 через систему клапанов 11 из затрубного пространства.
Технический результат заключается в повышении надежности, долговечности и простоте конструкции за счет преобразования вращательного движения в линейное возвратно-поступательное движение стенки упругой оболочки через клин и осевой кривошип.
Скважинный насос, содержащий корпус с установленным в нем погружным электродвигателем, нагнетательным трубопроводом, системой клапанов, отличающийся тем, что он включает самотормозящийся волновой редуктор, выходной вал которого соединен с осевым кривошипом, выполненным в виде диска и стержня на сферических опорах, соединенного с клином, опирающимся на неподвижный сегмент и прокладку через цилиндрические ролики, прокладка установлена на упругую оболочку, опирающуюся на второй неподвижный сегмент.
