ВЕРТИКАЛЬНАЯ ДОЖИМНАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА

Область техники и назначение
Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к дожимным насосным установкам.
Уровень техники
Известна полезная модель «Установка для закачки жидкости в пласт» (патент №92089, RU, Е21В 43/20, опубликовано 10.03.2010), содержащая устьевую арматуру, центробежный насос, электродвигатель, колонну насосно-компрессорных труб, соединенную с центробежным насосом, обратный клапан, пакер, контейнер, соединенный неподвижно с устьевой арматурой и колонной НКТ. При этом центробежный насос установлен внутри контейнера, корпус насоса соединен неподвижно и герметично с устьевой арматурой, а вал насоса через герметизирующее устройство соединен с электродвигателем, расположенным на устьевой арматуре.
Недостатком данной установки является то, что ее эксплуатация не возможна в случае высокого входного давления закачиваемой жидкости, поскольку поступающая в установку жидкость взаимодействует с устройством герметизации соединения валов электродвигателя и насоса, а конструкция устройства герметизации не рассчитана на работу в условиях высокого давления.
Известна также Полезная модель «Установка для закачки жидкости в пласт» (патент №139200, RU, Е21В 43/20, опубликовано 10.04.2014), содержащая: наземный электродвигатель, установленный на верхней площадке рамы, узел подвода, погружной центробежный насос, магнитную муфту с магнитным сепаратором, колонну насосно-компрессорных труб, разделитель колонн, гидравлический якорь, обратный клапан, переводник-центратор, аварийный разделитель колонн и пакер.
Недостатком установки по патенту 139200 то, что используемая в ее конструкции для обеспечения возможности высокого входного давления закачиваемой жидкости магнитная муфта, соединяющая валы насоса и электродвигателя, имеет ограниченную область применения. Ограничения по условиям эксплуатации магнитной муфты связаны с жесткими требованиями к качеству перекачиваемой через нее среды, особенно по наличию взвешенных частиц, обладающим магнитными свойствами. Установка по патенту RU 139200 является наиболее близким по технической сущности к заявляемой и принята за прототип.
Сущность полезной модели
Технической задачей заявленной полезной модели является расширение области применения установки, в том числе и в условиях высокого входного давления закачиваемой жидкости.
Поставленная задача решается заявляемой вертикальной дожимной насосной установкой, которая содержит наземный электродвигатель, основной узел подвода, центробежный насос, пакер и колонну НКТ, соединенную с выходом центробежного насоса через стыковочный узел.
Технический результат, благодаря которому решается указанная задача, достигается за счет того, что в известной установке применяется устройство герметизации, соединяющее валы электродвигателя и насоса, которое можно эксплуатировать в условиях высокого содержания магнитных частиц в закачиваемой жидкости. При этом устройство герметизации не взаимодействует с высоким давлением закачиваемой жидкости, для этого в установке применяются контейнер, внутри которого размещают центробежный насос, и дополнительный узел подвода. Проходя через дополнительный узел подвода и контейнер основной поток закачиваемой жидкости, находящийся под высоким давлением, направляется на вход центробежного насоса, минуя устройство герметизации.
Кроме того, для передачи вращения от электродвигателя к центробежному насосу внутри контейнера так же размещают предварительный насос, вал которого соединен с валом центробежного насоса. При этом производительность предварительного насоса значительно меньше производительности центробежного насоса, а на вход предварительного насоса через основной узел подвода попадает поток закачиваемой жидкости с низким давлением. Поток закачиваемой жидкости с низким давлением может поступать в основной узел подвода по отдельному трубопроводу, либо может быть выделен из потока жидкости находящегося под высоким давлением, который поступает по трубопроводу в дополнительный узел подвода. Поток закачиваемой жидкости с выхода предварительного насоса поступает на вход центробежного насоса, для этого предварительный насос должен развивать давление, превосходящее давление на входе в центробежный насос. Таким образом, предварительный насос выступает гидродинамическим уплотнением, отделяющим области низкого и высокого давления в основном и дополнительном узлах подвода соответственно.
Центробежный насос сообщает потокам жидкости, поступающим на его вход с основного и дополнительного узлов подвода, напор, необходимый для закачки жидкости в пласт.
При необходимости вертикальная дожимная насосная установка может комплектоваться обратным клапаном.
На фигуре представлен чертеж предлагаемой установки.
Вертикальная дожимная насосная установка содержит наземный электродвигатель 1, основной 2 и дополнительный 3 узлы подвода, герметизирующее устройство 4, предварительный 5 и центробежный 6 насосы, обратный клапан 7, контейнер 8, стыковочный узел 9, колонну насосно-компрессорных труб 10 и пакер 11. Основной узел подвода 2, дополнительный узел подвода 3, контейнер 8, корпус стыковочного узла 9, колонна насосно-компрессорных труб 10, и пакер 11 соединены неподвижно. Центробежный насос 6 состыкован с колонной насосно-компрессорных труб 10 через обратный клапан 7, а так же стыковочный узел 9, который может быть организован, например, по принципу полый плунжер-цилиндр. Электродвигатель 1 служит приводом для центробежного насоса 6, передавая вращение через вал предварительного насоса 5. Основной узел подвода 2 обеспечивает поступление жидкости с низким давлением на вход предварительного насоса 5, а по дополнительному узлу подвода 3 жидкость под высоким давлением поступает на вход центробежного насоса 6. Выход предварительного насоса 5 связан со входом центробежного насоса 6.
Установка работает следующим образом.
Основной поток жидкости под высоким давлением через дополнительный узел подвода 3 и внутренний канал контейнера 8 поступает на вход центробежного насоса 6. Одновременно поток жидкости с низким давлением через основной узел подвода 2 подается на вход предварительного насоса 5, который сообщает ему давление, необходимое для попадания на вход центробежного насоса 6. Центробежный насос увеличивает давление потоков жидкости, поступивших на его вход, после чего указанные потоки, проходя через обратный клапан 7, внутренний канал стыковочного узла 9 полость колонны НКТ 10, и пакер 11 закачивается в пласт. Пакер 11 защищает эксплуатационную колонну от воздействия высокого давления закачиваемой жидкости. Обратный клапан 7 предотвращает обратный ток жидкости через центробежный 6 и предварительный 5 насосы при отключении установки, защищая наземное оборудование от воздействия высокого давления из пласта. Применение герметизирующего устройства 4 для уплотнения вала повышает надежность работы установки, позволяя производить ее эксплуатацию в условиях высокого содержания магнитных частиц в закачиваемой жидкости.