Погружной насосный агрегат



Погружной насосный агрегат
Погружной насосный агрегат

 


Владельцы патента RU 2532469:

Закрытое акционерное общество "ПАРМ-ГИНС" (RU)

Изобретение относится к области насосного оборудования и может быть использовано для подъема жидкости с большой глубины. Погружной насосный агрегат включает маслозаполненный корпус с эластичной оболочкой, реверсивный электродвигатель с протектором, ведущий вал которого связан с винтом передачи винт-гайка качения, находящейся в подвижном соединении с корпусом и соединенной со штангой привода насоса, которая уплотнена в корпусе и связана с гайкой. Гайка посредством полого вала, охватывающего винт, соединена с валом электродвигателя и зафиксирована от осевого и радиального перемещения в корпусе с помощью подшипников. Винт, отцентрированный в корпусе и связанный верхним концом со штангой привода насоса, при взаимодействии с гайкой выполнен с возможностью совершать возвратно-поступательные движения внутри полого вала и корпуса, приводя таким образом в действие насос. Демпферы выполнены единым блоком, который связан с винтом и со штангой привода насоса. Повышается надежность работы погружного насосного агрегата и увеличивается ресурс передачи винт-гайка качения за счет предотвращения ее разрушения, возникающего из-за крутящей и осевой нагрузки, а также появляется возможность повышения критической частоты вращения винта. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области насосного оборудования и может быть использовано для подъема жидкости с большой глубины.

Известен наземный привод штангового насоса, содержащий электродвигатель, кинематически связанный с двухходовым винтом передачи винт-гайка. При вращении винта гайка, соединенная со штангами, совершает возвратно-поступательные движения в осевом направлении по вертикальной направляющей [Патент РФ №2133875 от 1999.07.27]. Недостатком привода является быстрый износ и небольшой срок службы передачи винт-гайка скольжения и низкий КПД вследствие высоких потерь на трение.

Известен также наземный привод скважинного плунжерного насоса, содержащий по меньшей мере два установленных параллельно шариковинтовых привода штанг от реверсивного электродвигателя. Гайки привода, соединенные траверсой с полированным штоком, совершают возвратно-поступательное движение. Винты соединены с электродвигателем и защищены от окружающей среды гофрированными эластичными оболочками. В верхней и нижней точках корпуса установлены концевые выключатели для переключения реверса электродвигателя, а также выключатели аварийного снятия напряжения [Патент США №5404767 от 1995.01.05].

Недостатки привода следующие:

1. Габариты привода, состоящего из двух и более параллельных шариковинтовых передач и траверсы, не позволяют его использовать в погружном варианте.

2. Недостаточная герметизация шариковинтового привода, которая делает его неработоспособным, погруженным в скважину.

3. Использование концевых выключателей для управления реверсом двигателя и аварийного отключения в условиях скважины связано с прокладной отдельной кабельной линии, снижающей надежность агрегата в целом.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является погружной насосный агрегат, включающий корпус, эластичную оболочку, реверсивный электродвигатель, ведущий вал которого соединен с винтом передачи винт-гайка качения, находящейся в подвижном соединении с корпусом и соединенной со штангой привода насоса, штанга уплотнена в корпусе и связана с гайкой посредством полого штока, охватывающего винт и входящего с ним в подвижное соединение, а внутренние полости корпуса и эластичной оболочки заполнены маслом, причем наружная поверхность оболочки сообщается с полостью скважины, а на винте и полом штоке установлены демпферы, при этом полый шток располагается маслозаполненной эластичной оболочке [Патент РФ №2347947 от 2007.09.04].

Недостатки привода следующие:

1. Быстрый износ и небольшой срок службы передачи винт-гайка качения, обусловленной неудачным способом закрепления винта.

2. Несоответствие требуемых динамических нагрузок, возникающих при работе передачи винт-гайка качения.

Техническим эффектом предлагаемого изобретения является повышение надежности работы погружного насосного агрегата и увеличение ресурса передачи винт-гайка качения за счет предотвращения ее разрушения, возникающего из-за крутящей и осевой нагрузки, а также возможность повышения критической частоты вращения винта.

Заявленный технический эффект достигается решением технической задачи, направленной на увеличение межремонтного периода погружного насосного агрегата.

Поставленная техническая задача решается за счет того, в погружном насосном агрегате, включающем маслозаполненный корпус с эластичной оболочкой, реверсивный электродвигатель с протектором, ведущий вал которого связан с винтом передачи винт-гайка качения, находящейся в подвижном соединении с корпусом и соединенной со штангой привода насоса, которая уплотнена в корпусе и связана с гайкой, которая посредством полого вала, охватывающая винт, соединена с валом электродвигателя и зафиксирована от осевого и радиального перемещения в корпусе с помощью подшипников, а винт, отцентрированный в корпусе и связанный верхним концом со штангой привода насоса, при взаимодействии с гайкой выполнен с возможностью совершать возвратно-поступательные движения внутри полого вала и корпуса, приводя таким образом в действие насос. Демпферы выполнены единым блоком, который связан с винтом и со штангой привода насоса.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что в погружном насосном агрегате гайка (передачи винт-гайка качения) с помощью подшипников зафиксирована и отцентрирована в корпусе в осевом и радиальном направлении, а винт, связанный с приводной штангой насоса, испытывает только осевую нагрузку, в отличие от аналога, где на него кроме осевой нагрузки действует крутящий момент. Снижение нагрузки на винт должно существенно повысить надежность работы насосного агрегата. Расположение демпферов единым блоком (на центраторе приводной штанги насоса) упрощает конструкцию.

На фиг.1 схематично изображен скважинный насосный агрегат.

На фиг.2 изображен демпферный блок.

Насосный агрегат содержит маслозаполненный корпус 1, соединенный с реверсивным электродвигателем 2, снабженным гидрозащитой. Электродвигатель 2 соединен кабелем со станцией управления, установленной на поверхности (не показаны). Вал 3 электродвигателя 2 через промежуточный вал 4 соосно соединен с полым валом 5, который в свою очередь соосно соединен с гайкой 6 винтовой передачи (гайка 6, винт 7).

Винт 7 своим верхним концом жестко связан с центратором 8, который посредством выступов 9 входит в подвижное соединение с пазами 10, выполненными в корпусе 1, обеспечивая продольное перемещение винта 7 внутри полого вала 5 и корпуса 1.

Гайка 6 расположена между опорами 11, 12 и центрирована от осевого и радиального перемещения упорно-радиальными подшипниками 13, 14. Демпферы 15, 16 выполнены единым блоком и установлены на подвижной штанге 17 над и под центратором 8. Демпферы 15, 16 выполнены в виде пружин.

Промежуточный вал 4 установлен внутри маслозаполненной эластичной оболочки 18, полость которой сообщается с полостью корпуса 1, а внешняя поверхность - с полостью скважины. Центратор 8 соединен штангой 17 с насосом 19, имеющим выпускные отверстия 20. Штанга 17 уплотнена в корпусе 1 кольцевым уплотнением 21.

Агрегат работает следующим образом.

Вращение вала 3 реверсивного электродвигателя 2 передается через промежуточный вал 4 и полый вал 5 на гайку 6 винтовой передачи качения. При этом винт 7, взаимодействуя с гайкой 6 и одновременно входя в подвижное соединение с пазами 10 корпуса 1 посредством выступов 9 в центраторе 8, совершает продольные перемещения до верхнего (нижнего) положения. Вследствие этого связанная с винтом 7 через центратор 8 штанга 17 перемещает плунжер насоса 19. Жидкость в насос 19 поступает через выпускные отверстия 20, причем длина хода плунжера насоса 19 соответствует числу оборотов двигателя 2 в одном направлении.

При ходе винта 7 вниз и сжатии пружины демпфера 16 ток электродвигателя 2 возрастает. При заданной величине тока, соответствующей деформации пружины демпфера 16 или перемещению винта 7, происходит реверсирование электродвигателя 2. При ходе вверх электродвигатель 2 совершает заданное число оборотов, которое соответствует величине хода винта 7 и плунжера насоса 19, и снова происходит его реверсирование. После чего начинается перемещение вниз винта 7 и связанного с ним через штангу 17 плунжера насоса 19.

При сбое отсчета числа оборотов двигателя 2 и аварийном выходе винта 7 выше крайнего верхнего положения пружина демпфера 15 упирается в корпус 1, что приводит к возрастанию силы тока в двигателе 2 и его отключению станцией управления. При выходе винта 7 ниже крайнего нижнего положения он упирается в пружину нижнего демпфера 16, и, если деформация превышает величину деформации при реверсировании, ток двигателя превышает заданную величину, и двигатель 2 останавливается.

Преимущества предлагаемого насосного агрегата заключаются в том, что данная конструкция обеспечивает надежность и долговечность работы погружного насосного агрегата.

1. Погружной насосный агрегат, включающий маслозаполненный корпус с эластичной оболочкой, реверсивный электродвигатель с протектором, ведущий вал которого связан с винтом передачи винт-гайка качения, находящейся в подвижном соединении с корпусом и соединенной со штангой привода насоса, которая уплотнена в корпусе и связана с гайкой передачи, верхний и нижний демпферы, верхний из которых связан с подвижной штангой привода насоса, отличающийся тем, что гайка посредством полого вала, охватывающего винт, соединена с валом электродвигателя и зафиксирована от осевого и радиального перемещения в корпусе с помощью подшипников, а винт, отцентрированный в корпусе и связанный верхним концом со штангой привода насоса, при взаимодействии с гайкой выполнен с возможностью совершать возвратно-поступательные движения внутри полого вала и корпуса, приводя таким образом в действие насос.

2. Погружной насосный агрегат по п.1 отличается тем, что демпферы выполнены единым блоком, который связан с винтом и со штангой привода насоса.



 

Похожие патенты:

Предложенная группа изобретений относится к нефтедобывающей технике, в частности к средствам управления скважинной насосной установкой. Техническим результатом является повышение надежности работы насосной установки в скважинах малого диаметра.

Изобретение относится к скважинной добыче нефти с применением нижнего привода насоса. Скважинный насос содержит плунжер и цилиндр, снабженные шариковыми клапанами.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к установкам с насосами объемного действия, приводимыми в действие погружными линейными электродвигателями.

Изобретение относится к средствам для откачки текучей среды преимущественно из нефтяных малодебитных скважин. Поршень электронасоса совмещен с бегуном 3, имеющим герметичную поперечную перегородку 6, расположенную во внутренней цилиндрической полости бегуна 3.

Погружной электронный блок может быть использован для управления погружным электродвигателем. Он содержит корпус 1 цилиндрической формы, закрытый с торцов основанием 3 и обращенной к двигателю головкой 2, элементы электронной схемы, размещенные в герметичном отсеке, гермовводы, служащие для электрического соединения электронной схемы с цепями электродвигателя, и контактный электрический разъем из контактов 7, 9.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в насосных установках для поднятия жидкостей с больших глубин объемными насосами, приводимыми в действие электродвигателями.

(57) Изобретение относится к глубинным гидравлическим насосам, а именно к электромагнитным насосам. В нижнем торце корпуса 1 имеется клапанный узел 4 с запорными шарами 5 и установлен амортизатор 7.

Изобретение относится к нефтепогружному оборудованию и может быть использовано для подъема скважинной жидкости и замера параметров скважины без извлечения насосной установки.

Изобретение относится к устройствам для добычи нефти из малодебитных скважин в нефтедобывающей промышленности. Устройство включает погружной насос объемно-вытеснительного типа с напорным и приемным клапанами, электрический привод, содержащий электромагнитную обмотку в герметичном корпусе и жестко закрепленный сверху рабочий орган, периодически изменяющий свою длину под действием электромагнитного поля.

Изобретение относится к области гидравлических машин объемного вытеснения, в частности к конструкции привода погружных плунжерных насосов, применяемых для добычи пластовых жидкостей с больших глубин, преимущественно в нефтедобыче.

Изобретение относится к области насосного оборудования и может быть использовано для подъема жидкости с большой глубины. Погружной насосный агрегат содержит корпус и эластичную оболочку, заполненные маслом. Наружная поверхность оболочки сообщается с полостью скважины. Ведущий вал реверсивного электродвигателя соединен с винтом передачи винт-гайка качения и со штангой привода насоса, уплотненной в корпусе. Оба конца винта установлены в подшипниках. Верхний подшипник расположен внутри вставки, отцентрированной и зафиксированной в корпусе шпонками. Гайка передачи винт-гайка качения соединена с полым штоком, имеющим пазы и выполненным с возможностью совершать возвратно-поступательные перемещения по подшипникам, установленным в шпонках на опорах. Верхний демпфер установлен на полом штоке, а нижний внутри полого штока. Повышается надежность работы погружного насосного агрегата и увеличивается ресурс передачи винт-гайка качения за счет предотвращения ее разрушения, возникающего из-за крутящей и осевой нагрузок, а также появляется возможность повышения критической частоты вращения винта. Увеличивается межремонтный период погружного насосного агрегата. 2 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к погружным установкам для добычи нефти из малодебитных скважин. Установка содержит линейный электродвигатель и насос с возвратно-поступательным действием рабочего органа (плунжера, поршня), связанного с подвижной частью электродвигателя (бегуном). Полость статора электродвигателя с обмоткой выполнена герметичной. Полость электродвигателя, образованная статором, корпусом и бегуном, заполнена жидкостью. Бегун перемещается в опорных элементах, расположенных в статоре. Установка снабжена торцевыми щитами между полостями насоса и электродвигателя, средствами защиты полости электродвигателя от механических примесей и фильтрами, имеющими характеристики фильтров тонкой очистки. Фильтры расположены в корпусе электродвигателя между статором и торцевыми щитами, внешняя поверхность торцевых щитов плотно соединена с корпусом, внутренняя поверхность торцевых щитов механически контактирует с поверхностью бегуна через средства защиты полости электродвигателя от механических примесей. Установка имеет повышенный срок службы за счет улучшения условий работы опорных узлов. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к погружным установкам для добычи нефти из малодебитных скважин. Погружная насосная установка содержит линейный электродвигатель, подвижная часть которого (бегун) выполнена с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль продольной оси, и насос двойного действия, рабочие органы (поршни) которого механически связаны с бегуном. Поршни, неподвижные элементы и клапанные коробки расположены по обе стороны электродвигателя, образуя нижнюю и верхнюю части насоса, рабочие камеры насоса связаны с внешней средой и выходной магистралью через всасывающие и нагнетательные клапаны соответственно. Особенность установки заключается в том, что бегун выполнен с центральным отверстием, рабочие органы (поршни) насоса выполнены в виде полых цилиндров, неподвижные элементы насоса также выполнены в виде полых цилиндров, рабочие поверхности которых контактируют с рабочими поверхностями поршней. Неподвижные элементы насоса выполнены в виде внутреннего и внешнего по отношению к поршню цилиндров, рабочая камера нижней части насоса связана с выходной магистралью через нагнетательный клапан и центральное отверстие в бегуне. Поршни насоса могут быть либо полностью, либо частично размещены внутри объема бегуна электродвигателя. Такое выполнение установки позволяет уменьшить ее диаметр и длину. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к погружным насосным установкам для эксплуатации скважин, в которых необходимо увеличить депрессию на пласт, не заглубляя погружную насосную установку, и/или с негерметичной эксплуатационной колонной. Обеспечивает повышение эффективности технологии добычи пластового флюида из скважин. Установка для эксплуатации нефтяной скважины включает колонну насосно-компрессорных труб, электропогружной кабель, электропогружной насос, у которого гидрозащита и погружной электродвигатель помещены в герметичный кожух, который герметично замыкается на корпусе входного модуля погружного насоса, хвостовик, состоящий из колонны труб, верхняя часть которого через переводник герметично соединена с нижней частью герметичного кожуха, а в нижней части хвостовика расположен патрубок с наружными уплотнительными элементами. Установка содержит как минимум один пакер, имеющий внутренний проходной канал с диаметром, позволяющим проходить через пакер на забой инструменту, оборудованию и приборам, не извлекая пакер. Герметизирующий узел для герметичного соединения с патрубком хвостовика находится либо в корпусе пакера, либо в устройстве ниже или выше пакера. 1 ил.

Изобретение относится к области добычи углеводородов. Насос деожижения предназначен для деожижения скважины, который содержит флюидный концевой насос, адаптированный для откачивания флюида из ствола скважины. Кроме того, насос деожижения содержит гидравлический насос, адаптированный для привода флюидного концевого насоса. Гидравлический насос содержит первую внутреннюю насосную камеру и первый насосный узел, расположенный в первой камере. Первый насосный узел содержит поршень, имеющий первый конец, второй конец и сквозное расточное отверстие, идущее между первым концом и вторым концом. Кроме того, первый насосный узел содержит первый наклонный диск, имеющий плоскую торцевую поверхность, смежную по оси со вторым концом поршня, и паз, идущий по оси через первый наклонный диск. Первый наклонный диск адаптирован для вращения вокруг центральной оси относительно кожуха, чтобы создавать осевое возвратно-поступательное движение поршня и циклически вводить сквозное расточное отверстие поршня во флюидную связь с пазом. Повышается добыча. 3 н. и 29 з.п. ф-лы, 22 ил.

Изобретение относится к конструкциям погружных линейных магнитоэлектрических двигателей, используемых в бесштанговых глубинных насосно-скважинных установках возвратно-поступательного движения для добычи пластовых жидкостей в нефтедобыче. Электродвигатель содержит герметичный статор с установленными в нем сердечниками с катушками, токовводом и головкой для соединения с насосом. В статоре расположен подвижный шток, включающий соединительную штангу с резьбой для соединения штока с плунжером насоса и активный герметичный слайдер, соединенный со штоком резьбовым соединением, выполненным в соединительной муфте. Слайдер содержит последовательно установленные на трубе аксиально намагниченные магниты и полюсы из конструкционной стали. Магниты и полюсы разделены на технологические пакеты, которые соединены между собой муфтами. Шток расположен во внутренней трубе, выполненной из нержавеющей стали с хонингованной поверхностью, между которой и поверхностью штока образован зазор. Головка соединена с корпусом статора резьбовым соединением через герметичные проставки, имеющие каналы. К основанию статора прикреплен компенсатор с упругой диафрагмой, которая выполнена в виде пузыря, имеющего диаметр в средней части больше диаметра каждой его концевой части, причем один конец диафрагмы связан с основанием статора, а ее другой конец соединен с муфтой, соединяющей электродвигатель с компенсатором. Повышается надежность работы погружного линейного электродвигателя в среде пластовой жидкости с повышенной температурой. 3 ил.

Изобретение относится к области гидравлических машин объемного вытеснения, в частности к погружным бесштанговым плунжерным насосам. Насос содержит корпус с установленным в нем погружным электродвигателем. Плунжер помещен в корпус плунжера, нижняя часть которого установлена в корпусе насоса и зафиксирована в нем, а верхняя часть корпуса плунжера имеет диаметр, соответствующий диаметру нагнетательного трубопровода и герметично соединена с ним. Корпус насоса имеет диаметр меньше, чем диаметр трубы, помещен в защитный кожух с фильтром с образованием полости для перекачиваемой жидкости. На выходном валу электродвигателя зафиксирована втулка с продольными пазами на поверхности, которая размещена в цилиндрической полости, выполненной в нижнем торце плунжера. На внутренней поверхности цилиндрической полости плунжера выполнены пазы. В пазах размещены шарики, образующие подвижное в осевом направлении шлицевое соединение. В средней части плунжера выполнена одна, или более, замкнутая продольная винтовая канавка. В корпусе плунжера зафиксированы шаровые толкатели, обеспечивающие кинематическую связь плунжера с его корпусом и возвратно-поступательное движение плунжера. В средней части корпуса плунжера выполнен радиальный канал, а в плунжере выполнены глухой радиальный канал и кольцевая проточка. В верхней части корпуса плунжера над плунжером выполнена нагнетательная полость, являющаяся рабочим цилиндром насоса. Радиальный глухой канал плунжера соединен с рабочим цилиндром насоса. Рабочий цилиндр насоса соединен с нагнетательной трубой трубопровода через выпускной клапан. Повышается надежность, долговечность и производительность насоса. 1 ил.

Изобретение относится к области насосного оборудования и может быть использовано для подъема жидкости с большой глубины. Насосный агрегат включает заполненный маслом корпус, эластичную оболочку, реверсивный электродвигатель, ведущий вал которого соединен с первой передачей винт-гайка качения. Подшипники установлены на передаче винт-гайка качения. Полый шток, соединяющий гайку со штангой, уплотнен в корпусе. Агрегат снабжен двумя последовательно соединенными между собой передачами винт-гайка качения, имеющими противоположные направления движения винтовой поверхности. Гайка передачи, винт которой связан непосредственно с валом электродвигателя - первая передача, соединена с внешним полым штоком и далее внешней полой штангой, охватывающими соответственно гайку качения второй передачи, соединенную с внутренним полым штоком, и связанную с ним внутреннюю штангу, образуя при этом разнонаправленный привод для плунжерного насоса, снабженного всасывающими и нагнетательными клапанами. В цилиндрах насоса расположены плунжеры, выполненные с возможностью движения в противоположных направлениях. Повышается ресурс работы агрегата и его технические характеристики за счет снижения нагрузок на упорные подшипники привода, на эластичные элементы протектора и применения новой разнонаправленной двухходовой конструкции плунжерного насоса. 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к скважинным плунжерным насосам с нижним приводом и найдет применение при добыче с больших глубин жидких полезных ископаемых, таких как нефти, в том числе и высоковязкие, рассолы и другие. Скважинный плунжерный насос с нижним приводом содержит цилиндр, связанный с колонной насосно-компрессорных труб, внутри которого расположен полый поршень, имеющий канал с участком воронкообразной формы, расширяющимся в сторону заборного конца, и запорный механизм клапана, установленный в канале поршня с возможностью перекрытия канала. Выходной канал из цилиндра перекрывается нагнетательным клапаном, при этом между обоими клапанами имеется замкнутое пространство изменяемого в процессе работы объема. Полый поршень со стороны заборного конца соединен с приемником, который связан с преобразователем вращательного движения в поступательное, а тот, в свою очередь, соединен с приводом, состоящим из мотора, редуктора и гидрозащиты. Преобразователь вращательного движения в поступательное выполнен в виде цилиндра, на поверхности которого имеется винтовой замкнутый паз, в который входит стержень, закрепленный в трубе, соединенный с приемником. Изобретение позволит добывать жидкости из наклонных и искривленных скважин, а также расширить диапазон добычи высоковязкой жидкости. Нижний привод исключит возможные дефекты штанговых плунжерных насосов, такие как зависание и разрыв штанг, а также упростит монтаж и демонтаж насосов. 2 ил.

Изобретение относится к устройствам для добычи нефти. Насосный агрегат содержит корпус, всасывающий клапан, нагнетательный клапан, ротор, статор и индукционные катушки. Пара плунжер-цилиндр выполнена в виде линейного насоса. Плунжер состоит из металлической трубки с постоянными магнитами со встречными полюсами, чередующимися с металлическими вставками, является одновременно и ротором насосного агрегата. Цилиндр ротора выполнен из чередующихся сплавленных колец из ферромагнитного и немагнитного материалов и выполняет роль изолирующей трубы. Статор состоит из цилиндра, выполненного из чередующихся сплавленных колец ферромагнитного и немагнитного материалов и индукционных катушек, заключенных в короба-сердечники. Расстояние между цилиндром ротора и цилиндром статора выполнено с обеспечением минимального зазора. Индукционные катушки и короба-сердечники выполнены со сквозными круглыми отверстиями, расположенными соосно со всеми индукционными катушками и коробами-сердечниками, в которые вставлены тепловые трубки, являющиеся теплоотводом. Увеличивается мощность и теплоотвод. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх