Электрический погружной насос



Электрический погружной насос
Электрический погружной насос
Электрический погружной насос
Электрический погружной насос

 


Владельцы патента RU 2472972:

ШЛЮМБЕРГЕР ТЕКНОЛОДЖИ Б.В. (NL)

Электрический погружной насос для использования в скважине содержит секцию электродвигателя, включающую в себя ротор и статор, переходную секцию, присоединенную к верхней части секции электродвигателя, защитную секцию, соединенную с переходной секцией, и секцию насоса, присоединенную к верхней части защитной секции и содержащую ряд рабочих колес и диффузоров. Общий целиковый вал проходит через секцию двигателя, переходную секцию и секцию насоса. Ротор и рабочие колеса установлены на общем валу. Общая длина электрического погружного насоса составляет менее 12 метров. Изобретение позволяет избежать дорогостоящих производственных этапов и потенциально слабых областей, образуемых стыками, выполнить насос компактным с улучшенной балансировкой. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к электрическим погружным насосам, которые обычно используются в нефтедобывающей промышленности для обеспечения механизированной добычи в скважинах с недостаточным давлением для подъема нефти на поверхность.

Уровень техники

На фиг.1 показан известный ЭПН. Такие устройства хорошо известны в нефтедобывающей промышленности, они устанавливаются в нефтяные скважины и эксплуатируются для перекачки нефти на поверхность. ЭПН, показанный на фиг.1, содержит преддвигательную секцию 10 с электронными схемами, одну или несколько секций 12 электродвигателя (показаны две), каждая из которых содержит статор и ротор, установленные на приводном валу, защитную секцию 14, имеющую всасывающее отверстие 16 насоса, и ряд секций 18 насоса (показаны четыре, хотя их количество может быть выбрано в соответствии с высотой подачи и объемом жидкости, откачиваемой насосом). В каждой секции ЭПН различные компоненты установлены на вращающемся валу, при этом валы в соседних секциях соединены с возможностью передачи привода от секций 12 электродвигателя до секций 18 насоса. Такая конструкция может содержать шесть или более валов, выполненных из стали, сплавов инконель и монель.

При такой компоновке возникает ряд проблем, которые могут влиять на надежность работы ЭПН, включая сложность с балансировкой различных вращающихся валов для работы при скоростях до 3000 об/мин, слабые участки, создаваемые соединениями между валами, и дополнительную длину, добавляемую каждым соединением общей протяженности ЭПН. ЭПН, показанный на фиг.1, часто может достигать длины 50 м и, таким образом, требует сложной сборки на месте.

Стоимость изготовления таких насосов может быть значительной, поскольку материал, используемый для изготовления вала, является дорогим, и необходима сложная механическая обработка шпоночных пазов, канавок и шлицев.

Целью настоящего изобретения является создание конструкции ЭПН, которая минимизирует некоторые или все вышеуказанные проблемы.

Сущность изобретения

Согласно настоящему изобретению создан электрический погружной насос для использования в скважине, содержащий секцию электродвигателя, включающую себя ротор и статор, переходную секцию, присоединенную к верхней части секции электродвигателя, защитную секцию, соединенную с переходной секцией, и секцию насоса, присоединенную к верхней части защитной секции и содержащую ряд рабочих колес и диффузоров, при этом общий целиковый вал проходит через секции двигателя, переходную секцию и секцию насоса, при этом ротор и рабочие колеса установлены на общем валу так, что общая длина электрического погружного насоса составляет менее 12 метров.

Общий вал может быть выполнен сплошным или полым и может содержать фаску и/или шпоночный паз для прикрепления компонентов к нему.

Электродвигатель может представлять собой электродвигатель постоянного тока с множественными полюсами ротора. Система коммутации двигателя может быть расположена на противоположной относительно насоса стороне секции двигателя, при этом общий вал проходит в систему коммутации.

Вал предпочтительно содержит на концах сжимающие приспособления для удержания сжатыми всех компонентов, установленных на валу.

Другие аспекты настоящего изобретения будут очевидны из следующего описания.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 показан известный ЭПН.

На фиг.2 показан ЭПН в соответствии с вариантом осуществления изобретения.

На фиг.3 показаны отдельные секции ЭПН по фиг.2.

На фиг.4 показаны различные профили вала для использования в ЭПН в соответствии с изобретением.

Подробное описание изобретения

На фиг.2 показан вариант осуществления ЭПН в соответствии с настоящим изобретением. ЭПН содержит одну секцию 20 электродвигателя, защитную секцию 22 с переходной секцией 21 и впуском насоса и одну секцию 24 насоса. Полная длина ЭПН составляет менее 12 м.

На фиг.3 показан вид в разрезе ЭПН по фиг.2, содержащий (слева направо) секцию 20 двигателя, переходную секцию 21, присоединенную к верхней части секции 20 электродвигателя, защитную секцию 22, соединенную с переходной секцией 21, и секцию 24 насоса, присоединенную к верхней части защитной секции 22. Общий вал 26, состоящий из одной части, продолжается через все указанные секции.

Вал 26 может быть выполнен сплошным или полым и может включать в себя фаски и/или шпоночные пазы для прикрепления компонентов насоса к ним. На фиг.4 показан ряд профилей вала (сплошной со шпонкой на фиг.4А, сплошной с фаской на фиг.4В, полый со шпонкой на фиг.4С и полый с фаской на фиг.4D), которые могут использоваться в различных случаях. Двойные фаски или двойные шпоночные пазы (под 180°) проще всего могут быть приведены к допуску прямолинейности после их искривления во время изготовления.

Вал может быть изготовлен из различных материалов, таких как низколегированная углеродистая сталь или нержавеющая сталь мартенситного типа или сплавы инконель и монель. Диаметр вала может быть выбран в соответствии с профилем и материалом вала для получения нужных свойств. Внешний диаметр вала обычно имеет размер от 22 мм до 40-50 мм (диаметры большего размера обычно выбирают для материалов меньшей прочности). Обычный полый вал может иметь внешний диаметр размером 36 мм и внутренний диаметр размером 30 мм. При применении диаметра немного большего размера, чем обычно, можно эффективно использовать материалы более низкой прочности с более низкой стоимостью.

Предпочтительно вал не имеет радиальных канавок или уменьшения диаметра в областях высокого напряжения, что может создать слабые места. Кроме того, все компоненты расположены на валу со сжатием, как описано ниже.

Секция 20 электродвигателя содержит систему 30 коммутации, расположенную на его нижнем конце для управления двигателем. Конец вала 26 выполнен со стопорным кольцом 32, на котором удерживаются различные вращающиеся компоненты ЭПН. Электродвигатель включает в себя кожух 34 со статором 36, прикрепленным к его внутренней поверхности. Ротор 38 установлен на валу 26 внутри статора 36. Электродвигатель, предпочтительно, представляет собой электродвигатель постоянного тока с множественными электромагнитными полюсами ротора, имеющий высокий крутящий момент.

Вал проходит от секции 20 двигателя через переходную секцию 21 в защитную секцию 23, предназначенную для отделения секции двигателя от секции насоса. Защитная секция содержит три оболочки 40 компенсации давления, соединенных с высокоскоростным торцевым уплотнителем 42. Защитная секция также включает в себя впуск насоса и другие уплотнители и фильтры для предотвращения проникновения жидкости в кожух двигателя.

Вал 26 проходит от защитной секции 22 в секцию 24 насоса. Секция 24 насоса содержит кожух 44, имеющий последовательность прикрепленных к нему диффузоров 46.

Соответствующие рабочие колеса 48 установлены на валу 26 вблизи диффузоров и образуют элементы центробежного насоса. На верхней части вала в насосе предусмотрена стяжная гайка 50. При затягивании стяжной гайки 50 рабочие колеса и другие компоненты, установленные на валу 26, сжимаются друг с другом и удерживаются в результате прижима к стопорному кольцу 32.

Путем использования одного вала можно избежать дорогостоящих производственных этапов и потенциально слабых областей, образуемых стыками. Кроме того, ЭПН может быть выполнен относительно компактным, может быть изготовлен и установлен как один блок. Улучшенная балансировка, обеспечиваемая одним валом, допускает работу во многих случаях на относительно высоких скоростях до 6000 об/мин.

Очевидно, что модификации насоса могут быть выполнены в пределах объема настоящего изобретения.

1. Электрический погружной насос для использования в скважине, содержащий секцию электродвигателя, включающую в себя ротор и статор, переходную секцию, присоединенную к верхней части секции электродвигателя, защитную секцию, соединенную с переходной секцией, и секцию насоса, присоединенную к верхней части защитной секции и содержащую ряд рабочих колес и диффузоров, при этом общий целиковый вал проходит через секцию двигателя, переходную секцию и секцию насоса, при этом ротор и рабочие колеса установлены на общем валу так, что общая длина электрического погружного насоса составляет менее 12 м.

2. Насос по п.1, в котором общий вал выполнен сплошным или полым.

3. Насос по п.1, в котором вал содержит, по меньшей мере, одну фаску и/или шпоночный паз для прикрепления компонентов к нему.

4. Насос по п.1, в котором электродвигатель представляет собой двигатель постоянного тока с множественными полюсами ротора.

5. Насос по п.1, дополнительно содержащий систему коммутации на противоположной относительно насоса стороне секции двигателя, при этом общий вал проходит в систему коммутации.

6. Насос по п.1, в котором вал включает в себя сжимающие приспособления на его концах для удерживания сжатыми всех компонентов, установленных на валу.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области насосостроения, в частности к многоступенчатым насосам, предназначенным для подачи смеси газа и воды в продуктивный нефтеносный пласт или для добычи нефти из скважин с высоким содержанием газа.

Изобретение относится к области нефтяной и нефтегазодобывающей промышленности, а именно к технике интенсификации притока пластового флюида из пласта добывающих нефтяных, газовых и газоконденсатных скважин, и может быть использовано при освоении и интенсификации притока.

Изобретение относится к насосам, используемым для добычи нефти и других жидкостей из скважин. .

Изобретение относится к области нефтедобывающего оборудования и может быть применено в насосных установках с высокооборотными вентильными маслонаполненными электродвигателями с гидрозащитой и компенсатором с теплообменником.

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для защиты электроцентробежного насоса от попадания в него механических примесей при добыче пластовой жидкости и одновременной очистки скважины от механических примесей.

Изобретение относится к погружным электронасосным агрегатам, предназначенным для добычи нефти из скважин. .

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для добычи нефти из скважин, в том числе с высоким содержанием механических примесей и газа, погружными электроцентробежными насосами.

Изобретение относится к гидромашиностроению и может быть использовано при изготовлении погружных центробежных насосов (ЭЦН) для добычи нефти из скважин с высоким содержанием минеральных солей и высоким содержанием механических и абразивных примесей в пластовой жидкости.

Изобретение относится к способу подавления поперечных вибраций в погружных электроцентробежных насосах, обычно применяемых в нефтегазовой промышленности. .

Изобретение относится к гидромашиностроению, преимущественно к нефтяной промышленности, и может быть использовано при добыче из скважин пластовой жидкости, воды и других жидких сред с широким диапазоном изменения механических примесей

Изобретение относится к насосостроению и может быть использовано для добычи нефти, воды и др

Изобретение относится к электрическому погружному насосу типа ESP, обычно используемого в нефтяной промышленности для обеспечения механизированного подъема в скважинах, которые не имеют достаточного давления для подачи нефти на поверхность

Изобретение относится к области насосостроения, преимущественно к ступеням погружных скважинных электронасосов для добычи нефти

Изобретение относится к области насосостроения и предназначено для гибкого герметичного соединения составных частей установок электроприводных центробежных насосов (УЭЦН)

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к конструкциям центробежных, винтовых насосов для поднятия жидкости из скважин, и может найти применение в различных отраслях промышленности

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при добыче нефти из малодебитных скважин с высоким газовым фактором

Изобретение относится к нефтедобывающему оборудованию и может быть использовано при добыче пластовой жидкости из скважины, в частности для пропуска жидкости от входного модуля (фильтра) или газосепаратора на прием погружного скважинного центробежного электронасоса (ЭЦН), и для подвода жидкости из затрубного пространства к насосу в случае засорения фильтрующих элементов частицами механических примесей

Изобретение относится к насосостроению и касается конструкции ступени центробежного многоступенчатого насоса открытого типа для добычи жидкостей из скважин

Изобретение относится к области электромашиностроения, а именно к гидрозащите погружных электродвигателей погружных насосных агрегатов для добычи пластовой жидкости из нефтяных скважин
Наверх