ГИДРОПРИВОДНАЯ ВИНТОВАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к области гидромашиностроения и в частности к нефтяной промышленности, а именно к винтовым героторным гидромашинам и может быть использована при механизированной добыче нефти и перекачивании жидкостей.
Известна героторная машина, которая включает героторный механизм, содержащий статор и ротор, причем ротор разделен на ряд модулей, которые объединены переводником и в месте соединения модулей установлены регулировочные шайбы (патент РФ №70292, кл. E21B 4/02, 2007 г. «Героторная машина»).
Известная машина не обладает достаточной надежностью и долговечностью.
Существует винтовая насосная установка, включающая насосно-компрессорные трубы (НКТ), устьевую арматуру, насосные штанги, фильтровую часть, ротор, основной и дополнительный статоры, переводник и наземный привод («Разработка тандемной винтовой насосной установки», Ученые записки АГНИ г.Альметьевск, 2011 г., с.172).
Существующая установка не обеспечивает стабильную работу системы и не обладает достаточной надежностью.
Из практики известна гидроприводная винтовая насосная установка с открытой системой циркуляции, содержащая колонну НКТ, гидравлический двигатель, манжету-сваб и переводник.
Существующая гидроприводная винтовая насосная установка представлена на фигуре 1.
Принцип действия гидроприводной винтовой насосной установки с открытой системой циркуляции силовой жидкости (фигура 1), основан на использовании гидравлической энергии силовой жидкости, закачиваемой под давлением по специальному каналу в гидравлический забойный винтовой двигатель, преобразующий эту энергию во вращательное движение жестко связанного с двигателем винтового насоса.
В процессе эксплуатации скважины колонна насосно-компрессорных труб 1 служит трубопроводом для закачки силовой жидкости, передающей энергию гидравлическому двигателю 2, а по межтрубному пространству (между колонной насосно-компрессорных труб 1 и обсадной колонной 3) транспортируется поток отработанной силовой и пластовой жидкости.
Гидроприводная винтовая насосная установка включает в себя две секции: двигательную 2 (гидравлический двигатель) и насосную 4. В качестве двигательной секции 2 используется рабочая пара от забойного двигателя Д-48, применяемого для капитального ремонта скважин, а в качестве насосной секции 4 - обращенная двигательная секция 2.
Подвод силовой жидкости к героторному механизму двигательной секции 2 осуществляется через каналы в корпусе манжеты-сваба 5, а к насосной секции 4 - пластовая жидкость всасывается через канал обратного (всасывающего) клапана 6. Отвод силовой жидкости осуществляется через каналы в переводнике 7, соединяющем двигательную 2 и насосную 4 секции, сообщающиеся с затрубным пространством. Силовая жидкость, пройдя через каналы в корпусе манжеты-сваба 5, поступает в рабочую пару двигательной секции 2, преодолевает тормозной момент, вращает винт 8 и выходит в межтрубное пространство. За счет жесткого соединения (посредством шлицевой муфты 10) винта 8 двигательной секции 2 с винтом 9 насосной секции 4, последний (винт 9), вращаясь, поднимает пластовую жидкость, которая выходит через каналы в переводнике 7 и смешивается с отработанной силовой жидкостью. Эта смесь поднимается по межтрубному пространству и направляется в систему сбора пластовой жидкости.
Недостатком описанной конструктивной схемы гидроприводной винтовой насосной установки с открытой системой циркуляции силовой жидкости является смешивание силовой и пластовой жидкостей, в результате чего появляется необходимость в последующем разделении силовой жидкости от пластовой. При смешивании пластовой жидкости с силовой образуются стойкие эмульсии, что в результате ведет к образованию асфальто-смоло-парафиновых отложений (АСПО) на стенках колонны насосно-компрессорных труб, а наличие АСПО приводит к уменьшению сечения проходного канала подъемных труб и снижению подачи. Все это в результате влечет за собой остановку насосного оборудования и необходимость проведения дорогостоящей операции по удалению АСПО. Также необходимо обратить внимание на то, что некоторые фракции, содержащиеся в нефти, весьма токсичны, причем их токсичность возрастает по мере увеличения концентрации при поглощении или растворении их в водной среде, что в результате снижает степень безопасности установки для обслуживающего персонала и окружающей природной среды.
Задачей полезной модели является увеличение степени надежности гидроприводной винтовой насосной установки и повышение экологической безопасности героторной гидромашины, снижение материальных затрат на ее обслуживание и ремонт.
Поставленная задача достигается тем, что гидроприводная винтовая насосная установка содержит колонну насосно-компрессорных труб, двигательную секцию с винтом, насосную секцию с винтом, обратный (всасывающий) клапан, переводник, шлицевую муфту и манжету, согласно изобретению, установка содержит дополнительную колонну насосно-компрессорных труб, с возможностью создания канала для отвода отработанной силовой жидкости, а манжета изготовлена в сдвоенном самоуплотняющемся исполнении, с возможностью разделения силовой и пластовой жидкостей.
Предлагаемая гидроприводная винтовая насосная установка, представленная на фигуре 2 включает: колонну НКТ 1, двигательную секцию 2, насосную секцию 4, обратный (всасывающий) клапан 6, переводник 7, винт 8 двигательной секции 2, винт 9 насосной секции 4, шлицевую муфту 10, сдвоенную самоуплотняющуюся манжету 11, дополнительную колонну НКТ 12.
Работа устройства осуществляется следующим образом (фигура 2).
Закачка силовой жидкости производиться по дополнительному каналу насосно-компрессорных труб 12. Силовая жидкость поступает в рабочую пару героторного механизма двигательной секции 2, преодолевает тормозной момент, вращает винт 8 и выходит через каналы, выполненные в переводнике 7 в кольцевое пространство между первым 12 и вторым 1 рядами колонн насосно-компрессорных труб. На устье отработанная силовая жидкость поступает к силовым насосам, откуда вновь нагнетается в скважину. За счет жесткого соединения (посредством шлицевой муфты 10) винта 8 двигательной секции 2 с винтом 9 насосной секции 4, последний (винт 9), вращаясь, поднимает пластовую жидкость, которая выходит через каналы в переводнике 7 и не смешивается с отработанной силовой жидкостью (за счет применения сдвоенной самоуплотняющейся манжеты 11). Добытая пластовая жидкость поднимается по межтрубному пространству (между вторым рядом колонны насосно-компрессорных 1 и обсадных труб 3) и на устье по системе трубопроводов направляется в систему сбора и подготовки пластовой жидкости.
Таким образом, создается система замкнутого цикла движения силовой жидкости гидроприводных винтовых насосных установок.
Введение в конструкцию насосной установки дополнительного ряда колонны насосно-компрессорных труб 12, применение сдвоенной самоуплотняющейся манжеты 11 позволит предотвратить смешивание силовой и пластовой жидкостей, то есть исключить вероятность образования эмульсий, что значительно повысит ресурс работы насосной установки.
Достоинства винтовых насосных установок:
- простота конструкций;
- малая масса привода;
- широкий диапазон химических свойств откачиваемых пластовых жидкостей;
- высокая эффективность насосной установки;
- меньшие затраты на электроэнергию.
Все это в совокупности приводит к увеличению степени надежности и экологической безопасности установки в целом и к снижению материальных затрат на обслуживание и ремонт гидроприводных винтовых насосных установок.