ПОГРУЖНАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА
SUBMERSIBLE PUMPING UNIT

Изобретение относится к погружному оборудованию для насосной добычи пластовой жидкости из скважин с техническими ограничениями.
Известна погружная насосная установка, спускаемая в скважину на насосно-компрессорных трубах и состоящая из насоса, вентильного электродвигателя, гидрозащиты и токоподводящего кабеля с отделенными друг от друга плоскими жилами (патент на ПМ №109513 РФ, F04D 13/10, 2011).
Погружная насосная установка имеет низкую надежность, поскольку плоские жилы кабеля протянуты к электродвигателю вдоль насоса и гидрозащиты (устройства защиты вентильного электродвигателя от пластовой жидкости) и могут подвергаться механическому и тепловому воздействию при ее спуске и эксплуатации. Кроме того, надежность установки снижает наличие гидрозащиты в виде отдельной сборочной единицы.
Известна погружная насосная установка, содержащая грузонесущий кабель, электродвигатель, гидрозащиту, электроцентробежный насос и уплотнитель (US №4928771, Е21В 43/00, 1990).
Недостаток погружной насосной установки заключается в том, что при ее работе пластовая жидкость поднимается на поверхность внутри обсадной колонны под высоким давлением, способным вызвать износ и разрушение колонны. Другим недостатком установки является то, что гидрозащита входит в ее состав как самостоятельное устройство с собственными соединительными элементами, что удлиняет процесс монтажа на скважине.
Известны погружные насосные установки, спускаемые на грузонесущем кабеле в дополнительную колонну, помещенную в обсадную колонну (А.с. СССР №408054 F04D 13/10, 1972; патент №2613542 РФ, F04D 13/10, 2017).
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой погружной насосной установке является упомянутая выше установка по патенту №2613542 РФ, включающая грузонесущую муфту, маслонаполненный электродвигатель, устройство защиты электродвигателя от пластовой жидкости, выкидной модуль, обратный клапан, электроцентробежный насос и всасывающий патрубок, охваченный уплотнителем.
Недостатком принятой за прототип погружной насосной установки является использование отдельно встраиваемой гидрозащиты в качестве устройства защиты маслонаполненного электродвигателя от попадания пластовой жидкости. Сложная конструкция гидрозащиты снижает общую надежность насосной установки.
Настоящее изобретение направлено на упрощение конструкции погружной насосной установки и повышение ее надежности.
Указанный технический результат достигается тем, что в погружной насосной установке, спускаемой на грузонесущем кабеле в обсадную колонну внутри дополнительной колонны и включающей грузонесущую муфту, маслонаполненный электродвигатель, имеющий корпус, статор, ротор и вал, устройство защиты маслонаполненного электродвигателя от пластовой жидкости, выкидной модуль, обратный клапан, насос, всасывающий патрубок и уплотнитель, согласно изобретению, статор маслонаполненного электродвигателя заключен в герметичную тонкостенную оболочку, служащую устройством защиты от пластовой жидкости, а в корпусе маслонаполненного электродвигателя выполнено отверстие, сообщающее его полость со скважиной.
Отверстие в корпусе маслонаполненного электродвигателя перекрыто фильтрующим элементом.
На фиг. схематично изображена предлагаемая погружная насосная установка, поясняющая суть изобретения.
Погружная насосная установка содержит грузонесущую муфту 1, маслонаполненный электродвигатель 2, например, вентильного типа, выкидной модуль 3, обратный клапан 4, насос 5 и всасывающий патрубок 6. Погружная насосная установка подвешена на грузонесущем кабеле 7 в дополнительной колонне 8, которая в свою очередь спущена в обсадную колонну 9. Маслонаполненный электродвигатель 2 содержит корпус 10, статор 11, ротор 12 и вал 13. Статор 11 помещен в тонкостенную герметичную оболочку 14, выполняющую функцию устройства защиты маслонаполненного электродвигателя 2 от пластовой жидкости. Пустоты в герметичной оболочке 14, незанятые статором, залиты компаундом 15. Полость 16 в маслонаполненном электродвигателе 2 заполнена маслом, а в его корпусе 10 выполнено отверстие 17, служащее для выравнивания давления в полости 16 с давлением в скважине. В отверстие 17 вмонтирован фильтрующий элемент 18. Всасывающий патрубок 6 охвачен уплотнителем 19, например, из набухающего в пластовой жидкости эластомера. К всасывающему патрубку 6 может быть присоединен скважинный фильтр 20 для защиты насоса 5 от механических примесей.
Погружная насосная установка спускается на грузонесущем кабеле 7 в дополнительную колонну 8, помещенную в обсадную трубу 9. По завершению спуска уплотнитель 19 в результате контакта с пластовой жидкостью увеличивается в диаметре и перекрывает кольцевой зазор между всасывающим патрубком 6 и дополнительной колонной 8. От находящейся на поверхности станции управления (не показана) питающее напряжение подводится по грузонесущему кабелю 7 через грузонесущую муфту 1 к маслонаполненному электродвигателю 2 и приводит во вращение его вал 13. Вращение от вала 13 через валы (не показаны) выкидного модуля 3 и обратного клапана 4 передается на вал насоса 5. В результате пластовая жидкость засасывается в скважинный фильтр 20, освобождается от частиц, размер которых соответствует его рейтингу фильтрации, и через всасывающий патрубок 6 попадает в насос 5. Пластовая жидкость проходит через насос 5, обратный клапан 4 и выходит под напором через выкидной модуль 3 в дополнительную колонну 8. По дополнительной колонне 8 пластовая жидкость поднимается на поверхность.
При подъеме пластовая жидкость забирает тепло у маслонаполненного электродвигателя 2 и таким образом поддерживает оптимальное температурное состояние его составляющих. Фильтрующий элемент 18 в отверстии 17 корпуса 10 пропускает пластовую жидкость в наполненную маслом полость 16 при нагреве или охлаждении электродвигателя 2, но предотвращает проникновение в нее механических частиц. При этом тонкостенная герметичная оболочка 14, заполненная компаундом 15, исключает контакт пластовой жидкости со статором 11, чем предотвращается снижение сопротивление изоляции обмотки статора и выход из строя маслонаполненного электродвигателя 2. При отключении погружной насосной установки обратный клапан 4 закрывается и гравитационное осаждение механических частиц из дополнительной колонны 8 в насос 5 не происходит.
Погружная насосная установка обладает высокой надежностью, поскольку функцию защитного устройства маслонаполненного электродвигателя от пластовой жидкости выполняет простая по конструкции тонкостенная герметичная оболочка на статоре, а не значительно более сложная гидрозащита, встраиваемая между маслонаполненным электродвигателем и выкидным модулем.