ПОГРУЖНАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА

Погружная насосная установка
Полезная модель относится к оборудованию для нефтегазодобычи, в частности, к погружным насосным установкам с электродвигателями и может быть использована для откачки нефти и других флюидов из скважин.
При эксплуатации скважин с принудительной эвакуацией на земную поверхность флюида требуется значительная производительность насосных установок. В то же время, диаметр обсадных колонн достаточно мал, что ограничивает размеры погружаемого в скважину оборудования, а следовательно и достигаемую производительность установок. Поэтому разработчики погружных насосных установок стараются максимально использовать внутреннее пространство скважин и создают агрегаты с минимально возможными зазорами между агрегатами и стенками скважин.
Известна погружная насосная установка, содержащая необходимое для ее эксплуатации наземное оборудование и подземную часть, размещаемую в скважине (см. US 6397945, 2002 /1/). В скважине размещается насосный агрегат, в состав которого входит собственно насос и погружной водонепроницаемый электродвигатель. Кроме этого установка снабжена силовым бронированным кабелем, который обеспечивает подвод электроэнергии от наземного оборудования к находящемуся в скважине электродвигателю. Недостатком известной установки является то, что в ней не используется с максимальной возможностью внутреннее пространство скважины, что в свою очередь снижает максимально достижимую производительность установки при наложении ограничений на габариты.
а а 2 т 3 -)  05
МПК F 04 D 13/08
(
Известна погружная насосная установка, содержащая наземное оборудование и подземное, в состав которого входит насос, погружной электродвигатель и бронированный кабель, обеспечивающий подвод электроэнергии к электродвигателю (см. US 4128735, 1978 121}, В известной установке для того чтобы уменьшить величину зазоров между стенками скважины и спускаемым оборудованием в корпусе оборудования предусмотрен вертикальный паз для прокладки в нем бронированного кабеля.
Однако такой прием не дает существенного выигрыша в увеличении полезного объема оборудования, т.к. необходимо увеличивать толщину стенок оборудования (например, насоса), либо выполнять их пустотелыми.
Наиболее близкой к заявляемой по своей технической сущности и достигаемому результату является погружная насосная установка, известная из US 5973270, 1999 /3/. Погружная установка содержит наземное оборудование, обеспечивающее ее функционирование и подземную часть, в состав которой входит закрепленный на колонне насоснокомпрессорных труб (НКТ) насосный агрегат, состоящий из собственно насоса и погружного водонепроницаемого электродвигателя, обеспечивающего привод насоса. Подвод электроэнергии от наземного оборудования к электродвигателю осуществляется с помощью бронированного кабеля плоской формы, который с помощью специальных зажимов прикрепляется к НКТ и к боковым поверхностям насосного агрегата (см. фиг. 4,5,7).
Известное техническое решение также не обеспечивает максимально возможного использования внутритрубного пространства, т.к. внешний диаметр узлов насосного агрегата приходится уменьшать с учетом установки зажимов для кабеля. И хотя кабель выполняют плоским, он все-таки занимает достаточно много полезного объема, в частности, за счет того, что он снабжен достаточно толстой бронированной оболочкой, являющейся его неотъемлемой частью.
Заявляемая в качестве полезной модели погружная насосная установка направлена на обеспечение увеличения диаметра спускаемого в скважину оборудования для откачки флюида.
Указанный результат достигается тем, что погружная насосная установка содержит наземное оборудование и подземную часть в виде размещенных в скважине колонны насосно-компрессорных труб, кабеля, соединенного с источником электроэнергии, входящего в состав наземного оборудования, и присоединенного к колонне насоснокомпрессорных труб насосного агрегата, состоящего из насоса и электродвигателя, при этом кабель проложен до насосного агрегата и каждая жила кабеля в его нижнем конце соединена с жилой провода, который пропущен вдоль насосного агрегата до ввода в электродвигатель, при этом провод и его соединение с кабелем закрыты защитным кожухом, закрепленным на боковой поверхности насосного агрегата.
Указанный результат достигается также тем, что провод, соединяющий нижний конец кабеля с вводом в электродвигатель, выполнен плоским.
Отличительными признаками установки являются:
-прокладка кабеля до насосного агрегата;
-соединение каждой жилы кабеля в его нижнем конце с жилой провода;
провод пропущен вдоль насосного агрегата до ввода в электродвигатель;
-провод и его соединение с кабелем закрыты защитным кожухом, закрепленным на боковой поверхности насосного агрегата;
1(
- жилы провода, соединяющего иижний конец кабеля с вводом в электродвигатель, выполнены плоскими.
Прокладку кабеля целесообразно осуществлять до насосного агрегата по следующим причинам. От устья скважины до насосного агрегата в скважине проложена колонна насосно-компрессорных труб (НКТ), которая имеет диаметр существенно меньше, чем внутренний диаметр скважины (или обсадных труб) и поэтому размещение бронированного кабеля в промежутке между НКТ и стенками скважины не вызывает проблем и не влияет на размеры насосного агрегата. (Согласно определению, данному в Политехническом словаре, М., издание «СЭ, 1989г., С.204 /4/, «Кабель - один или несколько изолированных проводников (токопроводящих жил), заключенных в защитную (обычно герметичную) оболочку. Кабель применяют для передачи на расстояние электрической энергии (силовой кабель) или сигналов (кабель связи). Кабели любых типов имеют общие конструктивные элементы: токопроводящие жилы, изоляцию и оболочку.).
Трудности начинают возникать при прокладке кабеля вдоль боковых стенок насосного агрегата. Поперечное сечение кабеля из-за наличия оболочки (брони) достаточно велико. Сечение же провода с тем же сечением токопроводящих жил существенно ниже («Провод - неизолированный или изолированный проводник электрического тока, состоящий из одной (одножильный) или нескольких (многожильный) проволок (чаще всего медных, алюминиевых, реже стальных). (См. /4/, с.417)), поскольку у провода есть изоляция, но отсутствует броня (оболочка). Поэтому, если нижний конец кабеля, подведенный до насосного агрегата, соединить с проводом, который затем пропустить вдоль насосного агрегата до ввода в электродвигатель, то можно уменьшить требуемый зазор между стенками скважины и боковыми стенками агрегата.
Для того чтобы исключить механические повреждения провода о стенки скважины при погружении в нее насосного агрегата, участок провода от места его соединения с кабелем до ввода в электродвигатель следует зап итить. Такой защитой может служить кожух, закрепленный на боковой поверхности насосного агрегата. Естественно, что кожух имеет некоторые конечные размеры, что в свою очередь потребует наличия зазоров для его размещения. Но все равно в этом случае будет иметь место некоторый выигрыш, поскольку в формировании размера
кабеля (если его рассматривать в поперечном сечении) «принимают участие два слоя защиты (брони), а в случае использования кожуха - только один слой материала, используемого для этой цели.
В частных случаях для того чтобы еще уменьщить зазор целесообразно выполнять провод, проложенный от конца кабеля до ввода в электродвигатель, плоским, т.е. когда все жилы провода лежат в одной плоскости и заизолированы - либо каждая жила отдельно, либо общей изоляцией для всех жил.
Еще большего результата можно достичь, если и жилы провода выполнять плоскими.
Сущность заявляемой установки поясняется примерами ее реализации и чертежами. На фиг.1 схематично представлен фрагмент продольного разреза скважины с размещенным в ней насосным агрегатом; на фиг.2 показано поперечное сечение А-А на фиг.1; на фиг.З показано поперечное сечение Б-Б на фиг.1; на фиг. 4 показаны поперечные сечения проводов, используемых в частных случаях реализации; на фиг.5 показаны схематично поперечные сечения кабеля, провода и провода с кожухом, имеющих одинаковое сечение токопроводящих жил.
Ногружная насосная установка содержит наземное оборудование и подземную часть. В наземное оборудование входят различные блоки, узлы и устройства, которые необходимы для нормального функционирования установки и известны из уровня техники. Это могут быть электроподстанции, трансформаторы, пульты управления, подъемноспускные устройства, контрольно-измерительные приборы и т.п. На чертежах не показаны, как не затрагивающие сущность предложения.
Подземная часть погружной насосной установки содержит размещенную в скважине 1 колонну насосно-компрессорных труб 2, на которых закреплен насосный агрегат 3, который состоит как минимум из насоса и электродвигателя. Насос может быть использован любой из числа известных - роторный, центробежный, вихревой и т.п. Электродвигатель также выбирается из числа известных, применяемых для откачки флюида из скважин. Кроме упомянутых насоса и электродвигателя в состав насосного агрегата могут входить и некоторые другие устройства. Например, газосепаратор, фильтр, датчик давления и т.п. Все они известны из уровня техники и не рассматриваются, как не затрагивающие сущность предложения. Электродвигатель соединен с расположенным на поверхности источником электроэнергии с помощью кабеля 4, в качестве которого может быть выбран любой производимый промышленностью и пригодный к использованию в скважинах. Кабель проложен от источника электроэнергии до насосного агрегата и его нижний конец может заканчиваться, например, на расстоянии нескольких сантиметров от верхнего торца насосного агрегата. В нижнем конце кабеля 4 его токопроводящие жилы соединяют с жилами провода 5 известным способом (с помощью зажимов, муфт, винтовых или байонетных разъемов и т.п.). Провод протягивают от места его соединения с кабелем до ввода в электродвигатель вдоль боковой стенки насосного агрегата. Для защиты провода и его соединения с кабелем используют защитный кожух 6, изготавливаемый из подходящего для этой цели конструкционного материала и закрепляемый с помощью известных средств (винтов, болтов и т.п.) на боковой поверхности насосного агрегата.
.с(Д0../
В частных случаях реализации может быть использован многожильный плоский провод с круглыми токопроводящими жилами 7 в общей изоляции 8 (фиг.4а) или с плоскими жилами (фиг.4б). Как видно из фиг. 5, даже если использовать вместо бронированного кабеля круглый провод с тем же поперечным сечением и с использованием защитного кожуха, достигается уменьшение требуемого зазора между стенками скважины и насосным агрегатом при размещении, обусловленного прохождением токопроводящих элементов вдоль боковой стенки агрегата.