НАСОСНАЯ СИСТЕМА

Полезная модель относится к насосному оборудованию и может быть использована в различных отраслях промышленности, в том числе для добычи жидкости из скважин погружными насосами.
Известна насосная система, содержащая входной канал и выходной канал, насосную рабочую камеру, сообщающуюся через соединительную трубу с клапанным узлом, оснащенным всасывающим клапаном и нагнетательным клапаном. Насосная рабочая камера сообщается с входным каналом через всасывающий клапан и сообщается с выходным каналом через нагнетательный клапан. Система оснащена насосной рабочей камерой реверсивного типа, которая выполнена проточной и имеет, по крайней мере, два присоединительных канала. Один из присоединительных каналов сообщается с соединительной трубой. Другой присоединительный канал сообщается с гидравлической камерой, которая в нижней части сообщается с входным каналом. Соединительная труба расположена вертикально и в верхней части соединена с насосной рабочей камерой, а в нижней части соединена с клапанным узлом. (Патент №125272. Насосная система. // Заявка на полезную модель №2012141698 - Дата подачи заявки: 02.10.2012. - Опубликовано: 27.02.2013. Бюл. №6).
Недостатком известного устройства является относительно узкий диапазон регулирования в условиях, осложненных присутствием газа и механических примесей в потоке перекачиваемой среды.
Технической задачей, решаемой полезной моделью, является повышение эффективности работы насосной системы в осложненных условиях при наличии газа и механических примесей в потоке перекачиваемой среды.
Техническим результатом является создание более универсальных насосных систем для добычи жидкости из скважин, осложненных присутствием газа и механических примесей, что достигается за счет исключения вредного влияния газа и механических примесей на работу насосного оборудования.
Технический результат достигается тем, что насосная система, содержит входной канал и выходной канал, насосную рабочую камеру, сообщающуюся через соединительную трубу с клапанным узлом, оснащенным всасывающим клапаном и нагнетательным клапаном. Насосная рабочая камера сообщается с входным каналом через всасывающий клапан и сообщается с выходным каналом через нагнетательный клапан. Насосная система оснащена насосной рабочей камерой реверсивного типа, которая выполнена проточной и имеет, по крайней мере, два присоединительных канала. Один из этих каналов сообщается с соединительной трубой, а другой присоединительный канал сообщается с гидравлической камерой, которая в нижней части сообщается с входным каналом. Соединительная труба расположена вертикально и в верхней части соединена с насосной рабочей камерой, а в нижней части соединена с клапанным узлом. Клапанный узел выполнен дистанционно управляемым. Клапанный узел соединен с каналом для дистанционного управления работой всасывающего клапана и нагнетательного клапана.
На фигуре, для удобства описания заявляемого технического решения, представлена схема насосной системы.
Насосная система по фигуре содержит входной канал 1 и выходной канал 2, насосную рабочую камеру 3, сообщающуюся через соединительную трубу 4 с клапанным узлом 5, оснащенным всасывающим клапаном 6 и нагнетательным клапаном 7. Насосная рабочая камера 3 сообщается с входным каналом 1 через всасывающий клапан 6 и сообщается с выходным каналом 2 через нагнетательный клапан 7.
Насосная система оснащена насосной рабочей камерой 3 реверсивного типа, которая выполнена проточной и имеет, по крайней мере, два присоединительных канала 8 и 9. Один из этих каналов - 8 сообщается с соединительной трубой 4, а другой присоединительный канал 9 сообщается с гидравлической камерой 10, которая в нижней части сообщается с входным каналом 1. Для защиты насосной рабочей камеры 3 от попадания в нее механических примесей могут быть использованы известные приемы, например установка фильтров 11 и 12 в каждом из каналов 9 и 8. Условие, когда насосная рабочая камера 3 имеет исполнение реверсивного типа, может быть обеспечено за счет использования реверсивного насоса. Такой насос может быть соединен с электродвигателем. На фигуре не показан электродвигатель, приводящий в действие реверсивный насос, имеющий проточную рабочую камеру 3. При использовании насосной системы для добычи нефти в качестве гидравлической камеры 10 выступает внутренняя полость эксплуатационной колонны 13. Выходной канал 2 сообщается с колонной насосно-компрессорных труб 14.
Соединительная труба 4 расположена вертикально и в верхней части соединена с насосной рабочей камерой 3, а в нижней части труба 4 соединена с клапанным узлом 5. Клапанный узел 5 выполнен дистанционно управляемым. Клапанный узел 5 соединен с каналом 15 дистанционного управления работой всасывающего клапана 6 и нагнетательного клапана 7. На фигуре не показано наземное оборудование, обеспечивающее подачу управляющих сигналов в канал 15, для осуществления дистанционного управления клапанным узлом 5 и, соответственно, для осуществления дистанционного управления работой всасывающего клапана 6 и нагнетательного клапана 7.
Предлагаемая насосная система работает следующим образом.
Пластовая жидкость, смесь нефти и воды, вместе с пузырьками попутного газа и с механическими примесями, поступает внутрь эксплуатационной колонны 13 и далее к входному каналу 1.
Электрическая энергия в электродвигателе преобразуется в механическую энергию (на фигуре 1 электродвигатель не показан).
Механическая энергия в насосной рабочей камере 3 преобразуется в гидравлическую энергию, так как в камере 3 осуществляется силовое воздействие на жидкость.
Создается поток перекачиваемой среды в направлении от присоединительного канала 8 далее через камеру 3 вверх по каналу 9 в полость 10.
Пластовая жидкость, смесь нефти и воды, вместе с пузырьками попутного газа и с механическими примесями, через входной канал 1, через всасывающий клапан 6 поступает внутрь соединительной трубы 4. В момент, когда завершится заполнение трубы 4, меняют направление вращения вала электродвигателя. При этом насосная рабочая камера 3 реверсивного типа обеспечивает изменение направления течения жидкости на противоположное направление: поток жидкости направлен из гидравлической камеры 10 через присоединительный канал 9 и насосную рабочую камеру 3 по присоединительному каналу 8 в полость соединительной трубы 4. Пластовая жидкость, смесь нефти и воды, вместе с пузырьками попутного газа и с механическими примесями, из соединительной трубы 4 через нагнетательный клапан 7 и выходной канал 2, поступает внутрь колонны насосно-компрессорных труб 14 и далее вверх к устью скважины. Жидкость из полости 10, проходя через фильтры 11 и 12, очищается от механических примесей и заполняет полость соединительной трубы 4, двигаясь в направлении сверху вниз. При этом загрязненная механическими примесями пластовая жидкость, смесь нефти и воды, полностью вытесняется через нагнетательный клапан 7 и через выходной канал 2 в полость насосно-компрессорных труб 14. Соединительная труба 4 расположена вертикально и в верхней части соединена с насосной рабочей камерой 3, а в нижней части труба 4 соединена с клапанным узлом 5. При вертикальном расположении соединительной трубы 4 действие гравитационных сил препятствует попаданию механических примесей в насосную рабочую камеру 3, что способствует повышению эффективности работы насосной системы в осложненных условиях при наличии газа и механических примесей в потоке перекачиваемой среды. Также удается исключить накопление газа в камере 3, поскольку камера 3 выполнена проточной, и есть возможность для реверса, для изменения направления течения, при этом газ легко удаляется в полость 10, а это способствует повышению эффективности работы насосной системы. Тем самым достигается технический результат, повышается надежность насосных систем, предназначенных для добычи жидкости из скважин, осложненных присутствием газа и механических примесей, исключается вредное влияние газа и механических примесей на работу насосного оборудования.
После заполнения соединительной трубы 4 очищенной жидкостью, рабочий цикл повторяется. Изменяют направление вращения электродвигателя. Создается поток перекачиваемой среды в направлении от присоединительного канала 8 далее через камеру 3 вверх по каналу 9 в полость 10. Пластовая жидкость, смесь нефти и воды, вместе с пузырьками попутного газа и с механическими примесями, через входной канал 1, через всасывающий клапан 6 поступает внутрь соединительной трубы 4.
Продолжительность такого рабочего цикла, в заявленной насосной системе, можно регулировать путем управления работой электродвигателя, используя известные технические средства и технологии.
Клапанный узел 5 соединен с каналом 15 дистанционного управления работой всасывающего клапана 6 и нагнетательного клапана 7. На фигуре не показано наземное оборудование, обеспечивающее подачу управляющих сигналов в канал 15, для осуществления дистанционного управления клапанным узлом 5 и, соответственно, для осуществления дистанционного управления работой всасывающего клапана 6 и нагнетательного клапана 7. Для осуществления дистанционного управления работой всасывающего клапана 6 и нагнетательного клапана 7 в канал 15 подают управляющий сигнал на открытие (или на закрытие) клапана 6 и подают соответствующий управляющий сигнал на открытие (или на закрытие) клапана 7. На фигуре показан канал для дистанционного управления 15, остальные элементы системы управления, расположенные на поверхности (на устье скважины), не показаны, поскольку подобные системы широко известны: например системы управления электромагнитными клапанами, где используется электропроводная линия для передачи управляющего электрического сигнала к исполнительному механизму (в данном случае исполнительным механизмом является клапанный узел 5, где под действием управляющего сигнала открывается или закрывается всасывающий клапан 6 или нагнетательный клапан 7). Известны также и гидравлические системы управления, где используются гидравлические линии для передачи управляющего сигнала. При использовании канала дистанционного управления 15, для дистанционного управления клапанами 6 и 7, расширяются возможности для регулирования режима работы насосной системы в целом. Появляется дополнительная возможность для циркуляции перекачиваемой среды через гидравлическую камеру 10 в обоих направлениях, что важно для обеспечения надежной работы реверсивной насосной камеры 3. При закрытом клапане 7 с открытым клапаном 6 может осуществляться замкнутая циркуляция через камеру 3 в обоих направлениях, при минимальной потребляемой мощности. Это позволяет очищать фильтры 11 и 12; при этом удаляется газ из насосной камеры 3. Решается поставленная техническая задача: обеспечивается повышение эффективности работы насосной системы в осложненных условиях при наличии газа и механических примесей в потоке перекачиваемой среды, что достигается за счет расширения возможностей для регулирования режима работы насосной системы.