УСТАНОВКА ЭЛЕКТРОЦЕНТРОБЕЖНАЯ НАСОСНАЯ
ELECTRIC CENTRIFUGAL PUMPING UNIT

Изобретение относится к установкам электроцентробежным насосным (УЭЦН), предназначенным для добычи нефти из скважин.
Известна УЭЦН для добычи нефти, содержащая устьевое оборудование, пульт управление, силовой кабель, насосно-компрессорные трубы, электродвигатель, гидрозащиту и насос, причем соединение корпусов модулей фланцевое при помощи болтов, а соединение валов модулей при помощи шлицевых муфт (Справочная книга по добыче нефти. Под ред. д-ра техн. наук Ш.К. Гиматудинова. М.: Недра, 1974, с. 356-357).
Недостатком известной конструкции модульного исполнения является низкая долговечность и работоспособность установки за счет усталостного разрушения соединительных элементов модулей из-за большой амплитуды колебаний и жестких ударов погружного агрегата об эксплуатационную колонну, приводящих к падению погружного агрегата или отдельных его модулей на забой скважины.
Известна установка электроцентробежная насосная, содержащая модули электродвигателя, гидрозащиты, насоса, а также кабельную линию, выносной пункт подключения кабеля, клапан спускной, клапан обратный, газосепаратор, насосно-компрессорные трубы, оборудование устья скважины, комплектное трансформаторное устройство (Нефтепромысловое оборудование. Под общ. ред. В.Н. Ивановского. Учеб. для ВУЗов. - М.: ЦентрЛитНефтеГаз, 2006, с. 180-181).
Недостатком данного технического решения является низкая долговечность и работоспособность установки за счет усталостного разрушения соединительных элементов модулей из-за большой амплитуды колебаний и жестких ударов погружного агрегата об эксплуатационную колонну, приводящих к падению погружного агрегата или отдельных его модулей на забой скважины.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) является установка электроцентробежная насосная (Патент RU 2386055 С2), содержащая модули электродвигателя, гидрозащиты, насоса, а также кабельную линию, выносной пункт подключения кабеля, клапан спускной, клапан обратный, газосепаратор, насосно-компрессорные трубы, оборудование устья скважины, комплектное трансформаторное устройство, устройства для соединения модулей, включающие дифференциальный полый поршень, опорные элементы в виде рычагов со шлипсами, эластичную подложку и корпус с расточками, образующими дифференциальный цилиндр, соответствующий по диаметрам дифференциальному полому поршню, снабженный продольными окнами, в которых размещены с запасом осевого хода рычаги опорных элементов, кинематически связанные с дифференциальным полым поршнем и снабженные внутренними коническими расточками, взаимодействующими с эластичной подложкой, выполненной с наружной конической поверхностью.
Недостатком данного технического решения является ограниченная долговечность и работоспособность из-за низкой демпфирующей способности, являющейся следствием конструктивно ограниченной толщины эластичной подложки и возможностью смятия в осевом направлении из-за больших сил трения с опорными рычагами при их выдвижении в рабочее положение.
Задачей изобретения является повышение надежности УЭЦН по показателям безотказности, долговечности и ремонтоспособности за счет исключения, с помощью устройств для соединения модулей, ударов погружного агрегата об обсадные трубы, уменьшения амплитуды его колебаний и вероятности смятия эластичной подложки устройства для соединения модулей.
Технический результат достигается тем, что в электроцентробежной насосной установке, содержащей модули электродвигателя, гидрозащиты, насоса, кабельную линию, выносной пункт подключения кабеля, клапан спускной, клапан обратный, газосепаратор, насосно-компрессорные трубы, оборудование устья скважины, комплектное трансформаторное устройство и устройство для соединения модулей и(или) присоединения комплекса модулей к насосно-компрессорным трубам, состоящее из корпуса - дифференциального цилиндра с продольными окнами, опорных рычагов со шлипсами, эластичной подложки и дифференциального поршня со сквозным осевым отверстием для валов модулей, согласно изобретению эластичная подложка установлена на дифференциальном поршне и выполнена в виде цилиндрической втулки с опорой одним торцем на кольцевой выступ поршня большего диаметра, а другим торцем на кольцевую поверхность внутреннего ступенчатого перехода дифференциального цилиндра под поршень меньшего диаметра, причем дифференциальный цилиндр выполнен отдельно от корпуса и неподвижно закреплен в нем, снабжен ограничителями-регуляторами величины рабочего хода дифференциального поршня и выполнен с продольными окнами, в которых установлены опорные рычаги, причем один конец каждого с помощью вращательной кинематической пары связан с дифференциальным цилиндром, а свободный конец снабжен запасом радиального перемещения для выхода его шлипсовой головки на расчетную величину за пределом корпуса через его продольные окна.
На фиг. 1 изображен общий вид установки электроцентробежной насосной, на фиг. 2 - устройство для соединения модулей установки в разрезе.
Установка электроцентробежная насосная содержит электродвигатель 1, гидрозащиту 2, насос 3, кабельную линию 4, комплектное трансформаторное устройство 5, клапан спускной 6, насосно-компрессорные трубы 7, оборудование устья скважины 8, выносной пункт подключения скважины 9, клапан обратный 10, газосепаратор 11 и устройства 12 для соединения модулей между собой и(или) комплекса модулей к насосно-компрессорным трубам. Указанное устройство состоит из корпуса 13, выполненного с продольными окнами 14 под шлипсовые головки опорных рычагов 15, закрепленного в нем с помощью переводников 16 и шпонки 17 дифференциального цилиндра 18 с продольными окнами 19, в каждом размещен опорный рычаг 15, один конец которого посредством вращательной кинематической пары (шарнира) 20 соединен с дифференциальным цилиндром 18, а второй конец выпуклой шлипсовой головкой размещен в продольном окне 14 корпуса 13 с возможностью выхода за пределы корпуса на расчетное радиальное расстояние, кроме того дифференциальный цилиндр 18 снабжен ограничителями-регуляторами 21 рабочего хода, размещенного в нем дифференциального поршня 22 со сквозным осевым отверстием для валов модулей, на котором установлена эластичная подложка 23 для опорных рычагов 15, выполненная в виде цилиндрической втулки и опертая одним торцом на кольцевой выступ у поршня большего диаметра, а другим торцом на кольцевую поверхность внутреннего ступенчатого перехода дифференциального цилиндра под поршень меньшего диаметра.
Установка электроцентробежная насосная работает следующим образом.
При спуске погружного агрегата в скважину на требуемую глубину дифференциальный поршень 22 за счет равенства сил гидростатического давления на него находится в нижнем положении, шлипсовые головки опорных рычагов 15 "утоплены" в окнах 14 корпуса 15, т.е. погружной насосный агрегат находится в транспортном положении.
После запуска насоса в работу за счет создающегося превышения давления в насосно-компрессорных трубах 7 над затрубным давлением дифференциальный поршень 22 перемещается вверх, сжимая цилиндрическую эластичную подложку 23, которая приобретает бочкообразную форму и вызывает поворот опорных рычагов 15 в шарнирах 20 вплоть до упора их шлипсовых концов в обсадную колонну с достаточным для фиксации в осевом направлении усилием. Баланс между требуемой величиной прижатия шлипсовых концов к обсадной колонне и разницей между габаритным диаметром корпуса и внутренним диаметром обсадной трубы регулируется ограничителем-регулятором 21 рабочего хода дифференциального поршня 22.
Изобретение позволяет демпфировать ударные и вибрационные нагрузки за счет упругих пространственных деформаций эластичной подложки максимально ограничивать амплитуду колебаний в радиальном направлении модулей установки и, следовательно, уменьшать усталостные изгибные напряжения в соединительных элементах этих модулей.