In-line gear drive with coupled wheels enhances funktionality of electrical submersible progressing cavity pumping unit
Authors: Чистов Дмитрий Игоревич , Зубкова Ольга Евгеньевна 
Published: July 2024

В последние годы на нефтяных месторождениях увеличивается влияние вредных факторов (механические примеси, высокое содержание свободного газа, высокая вязкость нефти, снижение дебита скважин и др.), что негативно влияет на работу установок механизированной добычи нефти. В данных условиях существенно ограничивается использование установки погружного электроцентробежного насоса (УЭЦН). С этой связи, нефтяные компании вынуждены использовать более дорогостоящие технологии и оборудование. В настоящее время на нефтяных месторождениях эксплуатируется широкий спектр установок винтовых насосов для добычи нефти, это установки электровинтовых насосов (УЭВН) с различными типами электродвигателей, установки винтовых насосов с поверхностным (штанговым) приводом, установки винтовых насосов с понижающим редуктором. В данной статье авторами предлагается конструкция трансмиссионной секции УЭВН повышенной эффективности, которая достигается применением «псевдоциркуляционной» системы смазки и «плавающей» установкой шестерни и «солнечного» колеса. Данный зубчатый механизм используется в пространстве, ограниченном в диаметральном направлении, поэтому, авторами был изменен привычный порядок расчета передачи: изначально были назначены делительные диаметры зубчатых колес, удовлетворяющих условиям сборки, соосности, соседства, после чего проведен расчет на прочность зубчатых колес. Применение представленной трансмиссионной секции позволит эксплуатировать установку ESCPS на режиме: с мощностью на выходе равной Nвых = 28 кВт, с минимально частотой вращения ротора равной nвых = 200 об/мин. Данная трансмиссионная секция обладает повышенной надежностью. При этом достигается наибольшее значение К.П.Д. насоса, особенно при подъеме высоковязкого углеводородного сырья.

Performance of artificial lift equipment can be impaired because of the negative impact of a number of factors (solids, high content of free gas, high oil viscosity, drop pf production rates, etc.). As a result, electric submersible pumping units cannot be used to the best advantage, so operators have to use more expensive technologies and equipment to ensure sustained oil production Today, different types of progressing cavity pumps (PCP) are widely used for oil production. These are PCP systems with different types of motors, with sucker rod drives, back-geared PCP units. The authors offer a new design of a transmission section of an electrical submersible progressing cavity pump (ESPCP). The improved performance is attained through a pseudo-circulating oil system and a floating pinion and sun wheel. The gear mechanism is used in a diametrically-restricted space, so the authors have changed the conventional procedure of gear calculation: first, reference diameters that meet the requirements of assembling, concentricity, and neighborhood were defined, and after that, calculation of gear wheels’ strength was performed. Application of the offered transmission section will allow operation of ESPCP with the output power 28 kW, min rotary speed 200 RPM. Also, it allows maximum pump efficiency, particularly when lifting high-viscosity oil.