УСТАНОВКА ПОГРУЖНАЯ ЭЛЕКТРОГИДРОПРИВОДНАЯ
ELECTRICALLY DRIVEN DOWNHOLE UNIT

Изобретение относится к насосостроению и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности при эксплуатации малодебитных скважин с осложненными характеристиками нефтяного пласта.
Известен скважинный электрогидроприводпой насосный агрегат, который содержит кинематически связанные друг с другом погружной электродвигатель и приводной насос, а также гидродвигатель и рабочий насос, выполненные каждый в виде цилиндра и плунжера со штоком. Полости цилиндра гидродвигателя связаны через гидрораспределитель со входом и выходом приводною насоса. Компенсатор объема размещен над приводным насосом и соединен с его входом. Валы электродвигателя и приводного насоса сочленены через вал протектора гидрозащиты (патент РФ №2116512, 27.07.1998).
При эксплуатации данного насосного агрегата процессы теплового расширения рабочей жидкости могут привести к выходу из строя диафрагмы компенсатора объема рабочей жидкости гидропривода, так как разность объемов штоковой и поршневой полостей гидроцилиндра приводит к частому срабатыванию компенсатора объема, уменьшая срок службы данного узла.
Наиболее близким устройством является погружная электрогидроприводная установка, содержащая погружной электродвигатель с гидрозащитой, кинематически связанный с приводным насосом, рабочий насос, приводимый в действие гидродвигателем, содержащим механизм возвратно-поступательного перемещения плунжера рабочего насоса, гидрораспределитель, соединенный трубопроводом с блоком управления приводного насоса, и компенсатор гидропривода. Механизм возвратно-поступательного перемещения плунжера рабочего насоса содержит соединенные тюками силовой и возвратный гидроцилиндры, выполненные с возможностью переключения позиций гидрораспределителя в конце хода штока гидродвигателя, блок управления приводного насоса дополнительно содержит устройство защиты гидропривода от обратного вращения вала электродвигателя, а компенсатор гидропривода размещен в верхней части установки над рабочим насосом (патент РФ №2210003, 10.08.2003).
При эксплуатации данного насосного агрегата давление масла в зоне уплотнений, которые разделяют масло и пластовую жидкость может быть меньше чем давление пластовой жидкости. Поэтому пластовая жидкость, которая содержит газ и механические примеси, постепенно замещает масло. Газ, который вошел в установку из области высокого давления, может значительно увеличить свой объем и создать газовую пробку в области низкого давления установки, например, на входе в приводной насос.
Кроме этого преждевременно выйдут из строя уплотнения, которые предназначены для работы при условии, что давление чистого масла должно гарантировано быть выше давления пластовой жидкости, содержащей механические примеси.
Масло гидропривода будет постепенно выходить через вышедшие из строя уплотнения в пластовую жидкость. Объема масла в компенсаторе гидропривода может оказаться недостаточно. Это приведет к преждевременному выходу установки из строя.
Эти и другие конструктивные недостатки снижают срок службы электрогидро приводных агрегатов особенно при работе в скважинах с повышенным содержанием газа и механических примесей.
Технической задачей предлагаемого изобретения является получение технического результата, выражающегося в повышение надежности работы установки и сроков ее эксплуатации.
Данная задача решается тем, что установка погружная электрогидроприводная, содержащая погружной электродвигатель, кинематически связанный с приводным насосом, гидродвигатель, содержащий два поршня, соединенных промежуточным штоком, на торце каждого из поршней установлен шток, уплотнения штоков, гидрораспределитель, гидравлически соединенный с приводным насосом и гидродвигателем, компенсатор рабочей жидкости, отводящую трубу. Согласно изобретению две области между каждым поршнем и уплотнением штока гидравлически соединены через дроссель и (или) клапан, открывающийся по давлению и составляют замкнутое барьерное пространство, снаружи, по - крайней мере, одного штока, за его уплотнением, установлено насосное устройство, включающее корпус и клапана, каждая из двух областей барьерного пространства через свой обратный клапан гидравлически соединена с компенсатором рабочей жидкости, который гидравлически соединен с отводящей трубой.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения компенсатор рабочей жидкости изготовлен в виде корпуса с подвижным поршнем, причем поршень гидравлически связан с внутренней областью отводящей трубы.
Компенсатор рабочей жидкости может быть выполнен и в виде диафрагмы или сильфона. Давление масла в компенсаторе примерно равно давлению пластовой жидкости на выходе из насоса.
При постепенном плановом вытекании масла через уплотнения из барьерного пространства, в него поступает масло из компенсатора через обратные клапана. Минимальное давление масла в барьерном пространстве примерно равно максимальному давлению пластовой жидкости на выходе из насоса.
Мы гарантированно обеспечиваем то, что давление пластовой жидкости в каждом насосном устройстве всегда меньше чем в ближней по отношению к ней области барьерного пространства. Перепад давления равен гидравлическим потерям в линии, соединяющей две области барьерного пространства или давлению открытия клапана, который может быть встроен в эту линию. Вследствие этого, мы гарантировано обеспечиваем надежную работу уплотнений штока в условиях, когда давление чистой рабочей жидкости, масла, всегда выше давления пластовой жидкости на заданную величину. Мы исключаем попадание пластовой жидкости через уплотнения в проточную часть установки, где циркулирует масло.
Установка погружная электрогидроприводная изображена на следующих чертежах.
На фиг.1 изображен общий вид установки.
На фиг.2 - верхнее насосное устройство с компенсатором.
Установка погружная электрогидроприводная содержит погружной электродвигатель 1, отводящую трубу 2, приводной насос 3, который соединен с гидрораспределителем 4. Через магистрали 5 и 6, гидрораспределитель 4 соединен с гидроприводом 7, который состоит из цилиндра 8 в котором установлены ниппель 9, верхний 10 и нижний 11 поршни, соединенные промежуточным штоком 12. На торце каждого из поршней установлены штоки 13 и 14. На выходе из цилиндра 8 установлены насосные устройства 15 и 16, уплотнения штоков 17 и 18. Между цилиндром 8 поршнями 10, 11 и уплотнениями штоков 17 и 18 образованы верхняя 19 и нижняя 20 барьерные области, соединенные между собой посредством канала 21, который является дросселем. Области 22 и 23 являются рабочими областями гидропривода, через магистрали 5 и 6 они соединены с гидрораспределителем 4. Компенсатор 24, установленный в отводящей трубе 2 содержит поршень 25. Через магистраль 26 компенсатор 24 гидравлически соединен с барьерными областями 19 и 20 через обратные клапаны 27 и 28. В канале 21 может быть установлен клапан 29. Клапан 29 открывается при достижении определенного заданного давления между верхней 19 и нижней 20 барьерными областями. Каждое насосное устройство 15 и 16 состоит из штока 13 (14) для верхнего и нижнего устройства соответственно, корпуса 30 (31), уплотнений 17 (18) и всасывающего и нагнетательного клапанов 32 и 33. Компенсатор 24 может состоять из корпуса 34, гидравлически связанного с отводящей трубой 2. Внутри корпуса 34 установлен поршень 25.
Установка работает следующим образом.
При включении электродвигателя 1 начинает работать кинематически связанный с ним приводной насос 3. Нефть поступает в насосные устройства 15 и 16. Приводной насос 3 нагнетает рабочую жидкость (масло) в гидрораспределитель 4 и через магистрали 5 и 6 и ниппель 9 в полости 22 и 23 гидропривода 7, сообщая возвратно-поступательное движение поршням 10 и 11. Через поршни 10 и 11, установленные в цилиндре 8, соединенные промежуточным штоком 12, приводятся в действия штоки 13 и 14, которые вытесняют пластовую жидкость из насосных устройств 15 и 16. Пластовая жидкость последовательно всасывается в каждое насосное устройство через клапана 32, затем нагнетается в отводящую трубу 2 через клапана 33. Далее пластовая жидкость через отводящую трубу 2 и отводится на поверхность.
Давление масла в компенсаторе 24, который состоит из корпуса 34 с подвижным поршнем 25 примерно равно давлению пластовой жидкости на выходе из насоса в отводящей трубе 2. При постепенном плановом вытекании масла через уплотнения 17 и 18 из барьерного пространства 19 и 20, в него поступает масло из компенсатора 24 через обратные клапана 27 и 28. Минимальное давление масла в барьерном пространстве примерно равно максимальному давлению пластовой жидкости на выходе из насоса в отводящей трубе 2.
Мы гарантированно обеспечиваем то, что давление пластовой жидкости в каждом насосном устройстве 15 и 16, в области между корпусом 30 (31), штоком 13 (14), уплотнениями 17 (18) и клапанами 32 и 33 всегда меньше чем давление масла в ближней по отношению к ней области барьерного пространства 19 и 20. Перепад давления равен гидравлическим потерям в линии 21, соединяющей две области барьерного пространства 19 и 20 или давлению открытия клапана 29, который может быть встроен в эту линию. Вследствие этого, мы обеспечиваем надежную работу уплотнений штока 17 и 18 в условиях, когда давление чистой рабочей жидкости, масла, всегда выше давления пластовой жидкости на заданную по техническим условиям для надежной работы уплотнений штока 17 и 18 величину. Мы исключаем попадание пластовой жидкости через уплотнения 17 и 18 в проточную часть установки, где циркулирует масло.
Таким образом, в предлагаемой конструкции повышается надежность работы установки и срок ее эксплуатации.