ТАНДЕМНАЯ ВИНТОВАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использована в частности к глубинно-насосным установкам с наземным приводом при механизированной добыче нефти и других пластовых жидкостей.
Известна насосная установка для добычи нефти (А.с. SU №1657743, кл. F04B 47/00, опубл. 23.06.1991, бюл. №23), содержащая колонну насосно-компрессорных труб и концентрично расположенную в последней колонну полых штанг, одновинтовой насос, установленный в нижней части колонны насосно-компрессорных труб, соединенной с ней и колонной полых штанг и имеющий обойму и винт, наземный привод насоса и выкидную магистраль.
Известна насосная установка для добычи нефти (Грей Форест. Добыча нефти / Пер. с англ. - М.: ЗАО «Олимп-Бизнес», 2003. - 416 с.: ил.), содержащая одновинтовой насос, колонну насосно-компрессорных труб, вращательную колонну сплошного сечения, устьевую арматуру и наземный привод (аналог).
Общими недостатками данных насосных установок является необходимость длительной остановки скважины при проведении ремонта скважины, связанным с износом обоймы, в результате чего увеличиваются затраты на проведение ремонта скважины, недоборы нефти в течение проведения ремонта.
Известна глубинно-насосная установка (патент РФ №2037662, кл. F04C 5/00, F04B 47/00, опубл. 19.06.1995), содержащая наземный привод, колонну насосно-компрессорных труб, размещенную в ней колонну насосных штанг, связанную с наземным приводом, одновинтовой насос, соединенный с нижними концами колонн и имеющий статор и эксцентрично размещенный в нем винтовой ротор, причем установка снабжена по меньшей мере одним дополнительным статором, который установлен соосно и ниже основного, а ротор размещен с возможностью осевого перемещения и взаимодействия с дополнительным статором. Указанная глубинно-насосная установка по технической сущности более близка к предлагаемой тандемной винтовой насосной установке, и ее можно взять в качестве прототипа.
Недостатком данной установки является низкая надежность удлинителя ротора.
Техническим результатом заявляемой тандемной винтовой насосной установкой являются создание конструкции, позволяющей повысить наработку оборудования, снизить затраты на ремонт скважины и недоборы нефти при проведении ремонта скважины, а также увеличение надежности установки.
Поставленный технический результат решается описываемой тандемной винтовой насосной установкой, содержащей наземный привод, колонну насосно-компрессорных труб, размещенную в ней колонну насосных штанг, связанную с наземным приводом, одновинтовой насос, соединенный с нижними концами колонн и имеющий основной статор с эксцентрично размещенным в нем винтовым ротором, дополнительный статор, который установлен соосно и ниже основного, а ротор размещен с возможностью осевого перемещения и взаимодействия с дополнительным статором.
Новым является то, что нижняя насосно-компрессорная труба, соединенная с одновинтовым насосом выполнена большего размера, чем колонна насосно-компрессорных труб, а длина ротора выполнена из следующего математического выражения:
p
1
2
3
L≥L+L+L,
1
где L - длина дополнительного статора;
2
L - длина основного статора;
3
L - длина патрубка.
Предлагаемая полезная модель поясняется схемой, изображенная на фигуре.
Тандемная винтовая насосная установка состоит из наземного и подземного оборудования. В состав наземного оборудования входят наземный привод 1 и устьевая арматура 2. В состав подземного оборудования входит колонна насосно-компрессорных труб 3 и нижняя насосно-компрессорная труба 4, размещенная в них колонна насосных штанг 5, связанная с наземным приводом 1 и одновинтовой насос. Одновинтовой насос соединяется с нижним концом нижней насосно-компрессорной трубы 4 и имеет основной статор 6 с эксцентрично размещенным в нем винтовым ротором 7, дополнительный статор 8, который установлен соосно и ниже основного статора 6 и винтовой ротор 7, размещенный с возможностью осевого перемещения и взаимодействия с дополнительным статором 8. Винтовой ротор 7 соединяется с нижним концом колонны насосных штанг 5. Основной 6 и дополнительный 8 статоры выполнены одного и того же типоразмера, группы посадки, марки эластомера. Между основным статором 6 и дополнительным статором 8 установлен патрубок 9. К дополнительному статору 8 для снижения попадания механических примесей и газа прикреплена фильтровая часть 10. Между дополнительным статором 8 и фильтровой частью 10 установлен ограничитель 11 для подгонки винтового ротора 7 при эксплуатации в дополнительном статоре 8. В связи с совершением планетарного движения винтового ротора 7 нижняя насосно-компрессорная труба 4 выполняется большего размера, чем колонна насосно-компрессорных труб 3 для снижения контакта винтового ротора 7 с нижней насосно-компрессорной трубой 4.
Длина винтового ротора 7 выполнена из следующего математического выражения:
p
1
2
3
L≥L+L+L,
1
где L - длина дополнительного статора 8;
2
L - длина основного статора 6;
3
L - длина патрубка 9.
Тандемная винтовая насосная установка работает следующим образом.
Крутящий момент от наземного привода через колонну насосных штанг 5 передается винтовому ротору 7. В процессе вращения колонны насосных штанг 5 винтовой ротор 7 совершает планетарное движение внутри основного статора 6, вытесняя пластовую жидкость в полость насосно-компрессорных труб 3 и перемещая ее к устью скважины. Если в процессе функционирования основного статора 6 и винтового ротора 7 подача одновинтового насоса при заданной частоте вращения насосных штанг 5 снижается ниже допустимого уровня, тандемную винтовую насосную установку останавливают. После этого опускают винтовой ротор 7, т.е. выводят его из зацепления с изношенным основным статором 6 и вводят в зацепление с дополнительным статором 8. Операция опускания винтового ротора 7 до ограничителя 11 может быть осуществлена, например, присоединением к верхней части колонны насосных штанг 5 дополнительной штанги определенной длины. После проведения этой операции вновь устанавливается необходимый натяг в рабочей паре винтовой ротор 7 дополнительный статор 8, обеспечивающий требуемый уровень подачи одновинтового насоса.
Благодаря такой конструкции тандемной винтовой насосной установки увеличиваются надежность насоса и наработка на отказ одновинтового насоса, снижаются недоборы нефти, связанные с проведением ремонта скважины и затраты на проведение ремонта скважины (на замену насоса).