Скважинный электрогидроприводной насосный агрегат

Настоящая полезная модель относится к области машиностроения, в частности, к нефтяным диафрагменным насосным агрегатам для добычи нефти из малодебитных скважин.
Аналог. Известен насосный агрегат, содержащий гидродвигатель с поршневой полостью, полым штоком и емкостью для масла и диафрагменный насос, включающий цилиндрический корпус с шариковыми всасывающим и нагнетательным клапанами и выполненную в виде обечайки, размещенную в цилиндрическом корпусе и охватывающую перфорированный цилиндрический каркас, эластичную диафрагму с закрепленными концами (см. патент на полезную модель RU №52125, кл. F04B 47/08, 10.03.2006).
Однако в указанном скважинном насосном агрегате при эксплуатации концы диафрагмы часто выходят из строя в связи с защемлением в зазоре между диафрагмой и цилиндром рабочего насоса в процессе всасывания, а шариковые всасывающий и нагнетательный клапаны не позволяют эксплуатировать насос в скважинах с увеличенным углом наклона или в горизонтальных скважинах.
Прототип. Наиболее близким к полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является скважинный электрогидроприводной насосный агрегат, содержащий гидродвигатель с поршневой полостью, полым штоком, предохранительным клапаном и емкостью для масла и диафрагменный насос, включающий цилиндрический корпус с всасывающим и нагнетательным клапанами золотникового типа и выполненную в виде оболочки и размещенную в цилиндрическом корпусе эластичную диафрагму с закрепленными на конических втулках концами. Цилиндрический корпус снабжен верхней и нижней крышками и внутри него установлены переходники, соединенные между собой трубкой, установленной внутри эластичной диафрагмы, при этом каждая коническая втулка снабжена, по крайней мере, одним тарельчатым клапаном. Всасывающий клапан сообщен со стороны выхода из него через один из переходников с полостью эластичной диафрагмы и размещен в нижней крышке и в последней выполнены отверстия для прохода пластовой жидкости. Нагнетательный клапан размещен в верхней крышке и сообщен со стороны входа в него через другой переходник с полостью эластичной диафрагмы. Гидродвигатель соединен через заполненный маслом цилиндр с нижней крышкой цилиндрического корпуса и выполнен с подпитывающим клапаном, который соединен с емкостью для масла, и предохранительным клапаном, который соединен с поршневой полостью гидродвигателя через полый шток. Перед полым штоком в заполненном маслом цилиндре установлен поршень, а между последним и подпитывающим клапаном размещен толкатель для взаимодействия с поршнем. Емкость для масла снабжена поршнем и диафрагмой, полость которой сообщена с емкостью для масла ниже поршня, а указанная диафрагма помещена в перфорированном корпусе, полость которого сообщена с заполненной пластовой жидкостью скважиной, представляющие собой компенсатор температурного и циклического изменения объема масла (см. патент на полезную модель RU №92918, кл. F04B 47/08, 10.07.2008).
Однако в указанном скважинном насосном агрегате при эксплуатации ввиду отсутствия контроля положения диафрагмы возможно ее повреждение при облегании перфорированного корпуса и разгерметизация насосного агрегата.
Задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является повышение ресурса работы насосного агрегата.
Технический результат заключается в повышении надежности диафрагмы.
Сущность. Указанная задача решается и технический результат достигается за счет того, что в скважинном электрогидроприводном насосном агрегате, содержащем погружной электродвигатель с гидрозащитой и приводной маслонасос, гидродвигатель с поршневой полостью и полым штоком, подпитывающий и предохранительный клапаны, емкость для масла, фильтр, компенсатор температурного и циклического изменения объема масла и диафрагменный насос, включающий цилиндрический корпус с всасывающим и нагнетательным клапанами золотникового типа, и размещенную в цилиндре эластичную диафрагму, причем цилиндрический корпус снабжен верхней и нижней крышками, внутри которых установлены золотниковые клапаны, а цилиндр снабжен втулкой с подпружиненным тарельчатым клапаном и заполнен маслом, подпружиненный тарельчатый клапан установлен во втулке, закрепленной в стакане, расположенном под дном эластичной диафрагмы с возможностью взаимодействия с ней при ее заполнении пластовой жидкостью в процессе работы, эластичная диафрагма выполнена в виде баллона, закрепленного на верхней крышке цилиндра посредством полого штуцера.
Компенсатор выполнен в виде цилиндрической диафрагмы и размещен в емкости для масла, цилиндрическая диафрагма установлена с возможностью контакта ее внутренней поверхности с пластовой жидкостью в процессе работы.
Выполнение эластичной диафрагмы в виде баллона позволяет ограничить ее объем при заполнении пластовой жидкостью при взаимодействии с подпружиненным тарельчатым клапаном и, тем самым, позволяет предотвратить ее повреждение.
На чертеже представлен продольный разрез скважинного электрогидроприводного насосного агрегата.
Скважинный электрогидроприводной насосный агрегат содержит погружной электродвигатель 1 с гидрозащитой и приводной маслонасос 2, гидродвигатель 3 с поршневой полостью и полым штоком 4. Устройство содержит также предохранительный клапан 5, емкость 6 для масла, фильтр 7, компенсатор 8 температурного и циклического изменения объема масла и диафрагменный насос 9, включающий цилиндрический корпус 10 с всасывающим 11 и нагнетательным 12 клапанами золотникового типа, и размещенную в цилиндре 13 эластичную диафрагму 14. Цилиндрический корпус 10 снабжен верхней 15 и нижней 16 крышками, внутри которых установлены золотниковые клапаны 11 и 12. Цилиндр 13 снабжен втулкой 17 с подпружиненным тарельчатым клапаном 18 и заполнен маслом.
Подпружиненный тарельчатый клапан 18 установлен во втулке 17, закрепленной в стакане 19, расположенном под дном эластичной диафрагмы 14 в цилиндре 13 с возможностью взаимодействия с ней при ее заполнении пластовой жидкостью в процессе работы. Эластичная диафрагма 14 выполнена в виде баллона, закрепленного на верхней крышке цилиндра 13 посредством полого штуцера 20.
Компенсатор 8 выполнен в виде цилиндрической диафрагмы 21 и размещен в емкости 6 для масла, цилиндрическая диафрагма 21 установлена с возможностью контакта ее внутренней поверхности с пластовой жидкостью в процессе работы.
Управление гидродвигателем осуществляется гидрораспределителем 22 с путевым переключателем 23, размещенным в полом штоке 4. На конце полого штока 4 установлен подпитывающий клапан 24 для компенсации утечек масла из полости цилиндра 13 через уплотнения штока 4, которая осуществляется при нижнем положении последнего.
Скважинный электрогидроприводной насосный агрегат работает следующим образом.
Скважинный электрогидроприводной насосный агрегат спускают в скважину на колонне насосно-компрессорных труб (на чертеже не показаны), затем включают погружной электродвигатель 1, соединенный с приводным маслонасосом 2, который по нагнетательной магистрали подает масло из емкости 6 для масла через гидрораспределитель 22 с путевым переключателем 23 в гидродвигатель 3. Полый шток 4 гидродвигателя 3 совершает возвратно-поступательные движения, в процессе которых полый шток 4 выходит в полость цилиндра 13, в котором размещена эластичная диафрагма 14. Откачиваемая из скважины пластовая жидкость поступает в эластичную диафрагму 14 через всасывающий клапан 11 золотникового типа под действием затрубного давления откачиваемой из скважины пластовой жидкости. При выдвижении полого штока 4 гидродвигателя 3 в полость цилиндра 13 подпружиненный тарельчатый клапан 18 перемещается из нижнего положения в верхнее, пропуская масло и создавая давление в цилиндре 13 и на наружную поверхность эластичной диафрагмы 14 через открытые отверстия в стакане 19. В результате пластовая жидкость вытесняется в полость цилиндрического корпуса 10 и через нагнетательный клапан 12 золотникового типа в колонну насосно-компрессорных труб в объеме, равном объему вышедшего из гидродвигателя 3 полого штока 4, размещенного в полости цилиндра 13. При достижении полым штоком 4 верхнего положения путевой переключатель 23 переключает гидрораспределитель 22, и масло из поршневой полости гидродвигателя 3 через фильтр 7 поступает в емкость 6, а из маслонасоса 2 в штоковую полость. При этом пластовая жидкость заполняет эластичную диафрагму 14, вытесняет масло из полости за диафрагмой 4 через открытый тарельчатый клапан 18 в полость цилиндра 13 до полного его закрытия. Утечки масла из цилиндра 13 под тарельчатым клапаном 18 в гидродвигатель 3 компенсируются подпитывающим клапаном 24.
После достижения полым штоком 4 гидродвигателя 3 нижнего своего положения срабатывает путевой переключатель 23 и описанный выше процесс работы скважинного насосного агрегата повторяется.
Эластичная диафрагма, выполненная в виде баллона, который взаимодействует с подпружиненным тарельчатым клапаном при заполнении его пластовой жидкостью, позволяет предотвратить повреждение эластичной диафрагмы, то есть повысить ее надежность, и, соответственно, повысить ресурс работы насосного агрегата.
Настоящий скважинный электрогидроприводной насосный агрегат может быть использован в нефтедобывающей промышленности и преимущественно там, где производят добычу жидких сред из малодебитных, а также искривленных и горизонтальных скважин.