УСТАНОВКА ПОГРУЖНАЯ ЭЛЕКТРОГИДРОПРИВОДНАЯ
SUBMERSIBLE ELECTRO-HYDRAULIC DRIVE PLANT

Изобретение относится к области машиностроения (насосостроения) и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности при эксплуатации малодебитных скважин с осложненными характеристиками нефтяного пласта.
Известен скважинный электрогидроприводной насосный агрегат, который содержит кинематически связанные друг с другом погружной электродвигатель и приводной насос, а также гидродвигатель и рабочий насос, выполненные каждый в виде цилиндра и плунжера со штоком. Полости цилиндра гидродвигателя связаны через гидрораспределитель с входом и выходом приводного насоса. Компенсатор объема размещен над приводным насосом и соединен с его входом. Валы электродвигателя и приводного насоса сочленены через вал протектора гидрозащиты (по патенту RU2116512, кл. F04B 47/08, опубл. 27.07.98).
Недостатком известной конструкции является недостаточная надежность, поскольку при эксплуатации данного насосного агрегата во время рабочего хода поршня добываемая жидкость перетекает по штоку гидродвигателя в надпоршневую полость и смешивается с гидравлической жидкостью приводного насоса, что приводит к выходу всего насосного агрегата из строя.
Наиболее близким техническим решением является установка погружная электрогидроприводная, которая содержит погружной электродвигатель, кинематически связанный с приводным насосом. Гидродвигатель содержит два поршня, соединенных промежуточным штоком. На торце каждого из поршней установлен шток и уплотнения штоков. Гидрораспределитель гидравлически соединен с приводным насосом и гидродвигателем. Две области между каждым поршнем и уплотнением штока гидравлически соединены через дроссель и (или) клапан, открывающийся по давлению, и составляют замкнутое барьерное пространство. Снаружи, по крайней мере, одного штока, за его уплотнением, установлено насосное устройство, включающее корпус и клапана. Каждая из двух областей барьерного пространства через свой обратный клапан гидравлически соединена с компенсатором рабочей жидкости, который гидравлически соединен с отводящей трубой (по патенту RU 2504692, кл. F04B 47/08, опубл. 20.01.14).
Недостатком данной конструкции является наличие обратных клапанов, которые соединяют барьерное пространство с компенсатором рабочей жидкость. Клапаны препятствуют выходу из барьерного пространства рабочей жидкости, расширяющейся при нагреве, что приведет к повышению давления в барьерном пространстве, выходе из строя уплотнений штока и механическим повреждениям установки.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение ресурса установки.
Техническим результатом, который достигается в результате решения указанной выше задачи, является повышение надежности работы погружной электрогидроприводной установки и срока ее эксплуатации.
Указанная техническая задача решается тем, что установка погружная электрогидроприводная содержит погружной электродвигатель с протектором, кинематически связанный с приводным насосом, плунжерный рабочий насос, масляный бак, компенсатор объемного расширения масла, поршневой гидрокомпенсатор и гидродвигатель с поршнями, соединенными с плунжерами рабочего насоса, подпоршневые полости гидродвигателя подключены через гидрораспределитель к всасывающей и нагнетательной линиям приводного насоса, а надпоршневые полости гидродвигателя через дроссельные отверстия гидравлически связаны с подпоршневой полостью гидрокомпенсатора, надпоршневая полость которого гидравлически связана посредством обратных клапанов с выходом плунжерного рабочего насоса.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения подпоршневая и надпоршневая полости гидрокомпенсатора гидравлически соединены (связаны) через обратный клапан.
Применение в погружной электрогидроприводной установке дроссельных отверстий, связывающих надпоршневые полости гидродвигателя с гидрокомпенсатором позволяет исключить критическое возрастание давления в надпоршневых полостях гидродвигателя из-за теплового расширения масла. Применение обратных клапанов, связывающих надпоршневую полость гидрокомпенсатора с выходом плунжерного рабочего насоса, исключает влияние скачков давления вследствие непостоянства подачи насоса. Обратный клапан, связывающий подпоршневую и надпоршневую полости гидрокомпенсатора, позволяет сбрасывать излишние объемы расширившегося в результате нагрева масла. Все это позволяет повысить надежность работы установки.
Изобретение поясняется фиг. 1 на которой изображена установка погружная электрогидроприводная, продольный разрез.
Установка погружная электрогидроприводная содержит погружной электродвигатель 1 с протектором 2, кинематически связанный валом 3 с приводным насосом 4, масляный бак 5, компенсатор объемного расширения масла 6, гидродвигатель, состоящий из поршней 7 и 8, и рабочий насос, состоящий из плунжеров 9 и 10. Поршни 7 и 8 гидродвигателя соединены с плунжерами 9 и 10 рабочего насоса. Подпоршневые полости 11, 12 гидродвигателя связаны через гидрораспределитель 13 с всасывающей и нагнетательной линиями приводного насоса 4. Установка снабжена поршневым гидрокомпенсатором 14.
Компенсатор объемного расширения масла 6 выполнен в виде диафрагмы. Масляным баком 5 служит корпус установки погружной электрогидроприводной. На входе в приводной насос 4 может быть установлен фильтр 15. Выход приводного насоса 4 соединен через фильтр тонкой очистки 16 и предохранительный клапан 17 с гидрораспределителем 13.
Гидрораспределитель 13 соединен посредством трубопроводов 18 и 19 с подпоршневыми полостями 11, 12 гидродвигателя, разделенными разделителем 20. Поршни 7 и 8 гидродвигателя, соединенные штоком 21 с каналом, жестко связаны с плунжерами 9 и 10 рабочего насоса. Обратные клапаны 22, 23, 24 и 25 обеспечивают вход и выход перекачиваемой жидкости в полостях плунжерного рабочего насоса. Трубопровод 26 служит для подачи перекачиваемой жидкости из нижней полости плунжерного рабочего насоса в насосно-компрессорную трубу.
Поршневой гидрокомпенсатор 14 состоит из поршня 27 и трубы 28. Подпоршневая полость 29 соединена через дроссельные отверстия 30, 31 и трубопровод 32 с надпоршневыми полостями 33 и 34 гидродвигателя. Полость 35 над поршнем 27 соединена с выходной полостью 36 рабочего насоса через обратные клапаны 37, 38.
Установка погружная электрогидроприводная работает следующим образом.
Перед погружением установки в скважину полости электродвигателя 1 с протектором 2 и система гидропривода, включающая масляный бак 5, компенсатор объемного расширения масла 6, гидродвигатель с поршнями 7 и 8, гидрокомпенсатор 14, трубопроводы 18, 19 и 32 заполняются очищенным маслом соответствующим рабочему температурному режиму.
При погружении установки в нефтяной пласт добываемая жидкость втекает в полости над плунжерами 9 и 10 рабочего насоса, соответственно через всасывающие обратные клапаны 23 и 25. Под действием гидростатического давления нагнетательные обратные клапаны 22, 24 открываются, и жидкость заполняет трубу 28 и колонну насосно-компрессорных труб (колонну НКТ) до уровня пласта.
При включении электродвигателя 1 начинает работать приводной насос 4, который через гидрораспределитель 13 подает масло в одну из полостей гидродвигателя. Если масло по трубопроводу 19 подается в подпоршневую полость 12, плунжер 10 перемещается вверх и выталкивает добываемую жидкость через обратный клапан 24 по трубе 28 в колонну НКТ. Одновременно с этим идет слив масла по трубопроводу 18 из подпоршневой полости 11, плунжер 9 поднимается вверх и заполняет добываемой жидкостью полость рабочего насоса через клапан 23. При достижении плунжером 10 крайнего положения, давление в подпоршневой полости 12 возрастает, и гидрораспределитель 13 переключает нагнетательную и всасывающую линии. Рабочий насос совершает обратный ход, выталкивая плунжером 9 через клапан 22 по трубопроводу 26 и трубе 28 добываемую жидкость в колонну НКТ. Плунжер 10, двигаясь вниз, заполняет через клапан 25 полость рабочего насоса добываемой жидкостью.
Полость 29 под поршнем 27 гидрокомпенсатора 14 в процессе работы всегда находится под давлением благодаря связи через обратные клапаны 37, 38 надпоршневой полости 35 с выходной полостью 36 рабочего насоса. В результате давление в полости 29 под поршнем 27 гидрокомпенсатора 14 передается по трубопроводу 32 в полости 33 и 34. Давление в этих полостях за счет дроссельных отверстий 30, 31 и гидравлического сопротивления при перетекании масла по каналу штока 21 всегда больше давления над плунжерами 9 и 10. Благодаря этому попадание перекачиваемой жидкости в масло исключается.
Таким образом, решения, используемые в изобретении, повышают надежность работы установки и срок ее эксплуатации.