Устройство для закачки жидкости в пласт

Область техники и назначение
Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к дожимным насосным устройствам.
Уровень техники
Известна полезная модель «Установка для закачки жидкости в пласт» (патент № 184655, RU, Е21В43/20 F04В47/00, опубликовано 02.11.2018), содержащая электроприводной насос с обратным клапаном, установленный внутри контейнера, узел для проведения опрессовки, размещенный в нижней части контейнера. Электроприводной насос и верхняя часть контейнера жестко соединены с устьевой арматурой, а нижняя часть контейнера жестко соединена с колонной насосно-компрессорных труб. При этом устьевая арматура содержит гидравлические каналы для гидравлического сообщения входа электроприводного насоса с потоком закачиваемой жидкости, а также кольцевой полости, образованной между стенками контейнера и электроприводного насоса с дневной поверхностью. Вал электроприводного насоса соединен с валом электропривода, снабженным уплотнительным узлом.
Недостатком данной установки является ограничение области ее применения. В частности, ее эксплуатация не возможна в условиях высокого входного давления закачиваемой жидкости, поскольку поступающая в установку жидкость взаимодействует с уплотнительным узлом, установленным на валу электропривода, конструкция которого не рассчитана на работу в условиях большого перепада давления между разобщаемыми областями.
Известна также полезная модель «Установка для закачки жидкости в пласт» (патент № 190198, RU, Е21В43/20 F04В47/00, опубликовано 24.06.2019), содержащая: электродвигатель, установленный на устьевой арматуре, электроцентробежный насос в контейнере, соединенном с устьевой арматурой, магнитную муфту для передачи вращения от вала электродвигателя к валу электроцентробежного насоса. Установка содержит установленный между магнитной муфтой и электроцентробежным насосом дополнительный насос, обеспечивающий циркуляцию жидкости и охлаждения магнитной муфты. При этом вал дополнительного насоса сверху через магнитную муфту соединен с валом электродвигателя, а снизу - с валом электроцентробежного насоса через герметизирующий узел с образованием отдельного замкнутого контура для циркуляции охлаждающей жидкости.
Недостатком технического решения по патенту 190198 то, является применение магнитной муфты, в качестве устройства для разобщения зон высокого и низкого давления и передачи вращения от вала электродвигателя валу насоса. Узел магнитной муфты является технически сложным узлом, чувствительным к попаданию мехпримесей, а также высоким рабочим температурам. При отсутствии протока в контуре циркуляции возможен перегрев магнитной муфты, который ведет к потере ее магнитных свойств и выходу установки из строя.
Установка по патенту RU 190198 является наиболее близким по технической сущности к заявляемой и принята за прототип.
Сущность полезной модели
Технической задачей заявленной полезной модели является повышение надежности устройства в условиях высокого входного давления закачиваемой жидкости.
Поставленная задача решается заявляемым устройством для закачки жидкости в пласт, которое содержит электродвигатель, выполненный с возможностью установки на устьевой арматуре и соединенный валом с электроцентробежным насосом, размещаемым в контейнере, выполненном с возможностью соединения с устьевой арматурой.
Технический результат, благодаря которому решается указанная задача, достигается за счет того, что в известном устройстве для разобщения зон высокого и низкого давления применяется устьевой контейнер, герметично соединенный с устьевой арматурой. В указанном контейнере размещается электродвигатель, который является приводом для работы электроцентробежного насоса. В соответствии с техническим решением закачиваемая жидкость первоначально поступает в устьевой контейнер и далее - на прием электроцентробежного насоса.
Ввиду того, что известные устьевые электродвигатели имеют значительный диаметральный габарит, что влечет за собой большие габариты устьевого контейнера, в качестве электродвигателя в предлагаемом устройстве применяется серийный погружной электропривод, для которого подходит устьевой контейнер с диаметральным габаритом аналогичным габариту эксплуатационных колонн скважин. Для обеспечения подвода электроэнергии к погружному электродвигателю устьевой контейнер снабжен кабельным вводом в котором герметизируется кабель питания.
Применение погружного электродвигателя обуславливает применение в составе устройства гидрозащиты для компенсации температурного расширения масла и защиты погружного электродвигателя от попадания жидкости закачки. Для перенаправления потока закачиваемой жидкости из устьевого контейнера в электроцентробежный насос применяется приемный модуль.
Приемный модуль герметично соединяется с устьевой арматурой, которая, в свою очередь, герметично соединена с приемом насоса. При этом вал электродвигателя через вал гидрозащиты и вал приемного модуля соединен с валом электроцентробежного насоса, обеспечивая передачу вращательного движения.
Если закачиваемая жидкость поступает из приемной линии в верхнюю часть устьевого контейнера, то ее поток обеспечит непосредственное охлаждение электродвигателя в процессе эксплуатации.
Если поток закачиваемой жидкости из приемной линии поступает в нижнюю часть устьевого контейнера, то электродвигатель, гидрозащита и приемный модуль размещаются в кожухе, установленном в устьевом контейнере и соединенном с устьевой арматурой, который обеспечит охлаждение электродвигателя потоком закачиваемой жидкости в процессе эксплуатации
Электроцентробежный насос размещается внутри контейнера, соединенного с устьевой арматурой и сообщает потоку жидкости, поступающему на его прием, напор, необходимый для закачки жидкости в пласт.
На фиг. 1, 2 представлены чертежи предлагаемого устройства.
Устройство для закачки жидкости в пласт содержит погружной электропривод 1, гидрозащиту 2, приемный модуль 3, устьевую арматуру 4, устьевой контейнер 5 с кабельным вводом 6, электроцентробежный насос 7, контейнер 8 (фиг. 1). Электропривод 1, гидрозащита 2, приемный модуль 3 размещены внутри контейнера 5. Погружной электропривод через гидрозащиту 2 и приемный модуль 3 герметично соединяется с устьевой арматурой 4. Вал погружного электропривода 1, через вал гидрозащиты 2, вал приемного модуля 3 соединен с валом электроцентробежного насоса 7.
Электроцентробежный насос 7 сверху крепится к устьевой арматуре 4 и размещен внутри контейнера 8. Контейнер 8 сверху соединен с устьевой арматурой 4, а снизу через колонну насосно-компрессорных труб 9 с пакером (на фиг. не показан). Приемная линия 10 гидравлически связана с внутренней полостью устьевого контейнера 5, герметично соединенного с устьевой арматурой 4, что обеспечивает разобщение зон высокого и низкого давления. Кабельный ввод 6 позволяет герметично выводить кабель питания 11 погружного электропривода 1 из внутренней полости устьевого контейнера 5 на дневную поверхность.
В случае если приемная линия 10, по которой поступает закачиваемая жидкость, расположена в нижней части устьевого контейнера 5 (см. фиг. 2), то погружной электродвигатель 1, гидрозащиту 2 и приемный модуль 3 размещают в кожухе 12 для организации принудительного охлаждения погружного электродвигателя 1.
Устройство работает следующим образом (см. фиг 1).
После запуска устройства поток закачиваемой жидкости через приемную линию 10 поступает во внутреннюю полость устьевого контейнера 5 и далее через приемный модуль 3 на вход электроцентробежного насоса 7. Вал погружного электропривода 1, через вал гидрозащиты 2 и вал приемного модуля 3 передает вращение на вал электроцентробежного насоса 7. Электроцентробежный насос 7 увеличивает давление потока жидкости, поступившего на его вход, после чего указанный поток, проходя через контейнер 8, насосно-компрессорные трубы 9 и пакер (на фиг. не показан) закачивается в пласт.
В случае применения кожуха 12 (см. фиг. 2) поступление жидкости из приемной линии 10 в приемный модуль 3 осуществляется через внутренние каналы кожуха 12.
Таким образом, использование предлагаемой полезной модели позволяет повысить надежность устройства для закачки жидкости в пласт за счет применения простого решения по разобщению зон высокого и низкого давления.