ПРИВОД НАСОСНОЙ УСТАНОВКИ

Полезная модель относится к оборудованию для добычи нефти, а более конкретно к погружным насосным установкам, и предназначена для использования в приводе насосной установки с маслозаполненным электродвигателем.
При добыче нефти с глубин 2000 - 4000 метров используются центробежные насосы, привод которых включает маслозаполненный электродвигатель, а важными элементами которых являются торцевые уплотнения, препятствующие проникновению в электродвигатель привода скважинной жидкости.
Спуск электродвигателя привода в составе насосной установки производят при помощи труб, последовательно одна за другой соединяемых с колонну, при этом на конструкцию привода воздействует гидродинамическая нагрузка в момент начала спуска и остановки колонны после присоединения каждой трубы.
Стандартная длина каждой трубы равна 10-12 метрам и при погружении привода на глубину до 4000 метров количество конкретных гидравлических ударов может достигать 400, при этом становится вероятным выход из строя торцевых уплотнений, что, в свою очередь, приводит к сокращению времени работы привода.
Исключение воздействия или уменьшение величины воздействия гидродинамической нагрузки на привод является сложной инженерной задачей.
Наиболее близким техническим решением, по сути, и достигаемому результату, является привод насосной установки (патент РФ № 24646691, опубл. 20.10.2012_, включающий протектор с предохранительными клапанами, с торцовыми уплотнениями, гибкой диафрагмой, образующими разделительную полость, маслозаполненный электродвигатель с нижним фланцем, теплообменник, компенсатор, включающий кольцевой поршень с уплотнительными элементами, установленными на боковых поверхностях, между коаксиально расположенными разделительным корпусом и патрубком, установленными между нижним фланцем маслозаполненного электродвигателя и нижним фланцем теплообменника, разделительная полость протектора и полость маслозаполненного электродвигателя выполнены сообщающимися, в нижнем фланце и корпусе теплообменника выполнен канал для поступления в полость, образованную кольцевым поршнем компенсатора, разделительным корпусом, патрубком и нижним фланцем теплообменника, скважинной жидкости.
Однако у прототипа недостаточная надежность электродвигателя в составе погружной насосной установки при опускании ее в скважину посредством наращивания колонны насосно-компрессорных труб.
Многоцикловой спуск погружной насосной установки способствует возникновению гидравлических ударов внизу корпуса электродвигателя, что может вызывать резкое возрастание внутреннего давления в его полости и приводить к разрушению герметизирующих торцевых уплотнений.
Задачей настоящей полезной модели является повышение надежности и технологичности герметизирующих элементов электродвигателя за счет создания дополнительных межпоршневых демпфирующих полостей, ограниченных кольцевыми поршнями, внутри компенсатора теплообменника. При этом полость заполнена масловоздушной смесью и электроизоляционным маслом типа МДПН.
При возникновении гидравлического импульса на нижней части электродвигателя, давление во внутренней полости не превышает предельного значения для торцевого уплотнения.
Указанный технический результат достигается за счет того, что привод насосной установки, включающий протектор с предохранительными клапанами, с торцовыми уплотнениями, гибкой диафрагмой, образующими разделительную полость, маслозаполненный электродвигатель с нижним фланцем, теплообменник, компенсатор, включающий кольцевой поршень с уплотнительными элементами, установленными на боковых поверхностях, между коаксиально расположенными разделительным корпусом и патрубком, установленными между нижним фланцем маслозаполненного электродвигателя и нижним фланцем теплообменника, разделительная полость протектора и полость маслозаполненного электродвигателя выполнены сообщающимися, в нижнем фланце и корпусе теплообменника выполнен канал для поступления в полость, образованную кольцевым поршнем компенсатора, разделительным корпусом, патрубком и нижним фланцем теплообменника, скважинной жидкости, согласно полезной модели привод насосной установки снабжен первым и вторым дополнительными кольцевыми поршнями с уплотнительными элементами, установленными на боковых поверхностях, между коаксиально расположенными разделительным корпусом и патрубком, установленными в полости компенсатора, образованной нижним фланцем маслозаполненного электродвигателя, разделительным корпусом, патрубком, кольцевым поршнем компенсатора, при этом полость между нижним фланцем маслозаполненного электродвигателя и первым кольцевым поршнем соединена с полостью маслозаполненного электродвигателя каналом, выполненным в нижнем фланце маслозаполненного электродвигателя, полость между первым дополнительным кольцевым поршнем и вторым дополнительным кольцевым поршнем заполнена газозаполненной жидкостью, а полость между кольцевым поршнем компенсатора и вторым дополнительным кольцевым поршнем заполнена диэлектрической жидкостью.
Заявленная полезная модель поясняется чертежами.
На фиг. 1 показан схематический чертеж привода насосной установки.
На фиг. 2 показан схематический чертеж части протектора.
На фиг. 3 показан схематический чертеж поясняющий конструкцию теплообменника и заключенного в него компенсатора.
На фиг. 4 показан схематический чертеж поясняющий конструкцию дополнительного кольцевого поршня с уплотнениями.
Привод насосной установки, включает протектор 1 с предохранительными клапанами 2, с торцовыми уплотнениями 3 и 4, гибкой диафрагмой 5, образующими разделительную полость 6, маслозаполненный электродвигатель 7 с нижним фланцем 8, теплообменник 9, компенсатор 10, включающий кольцевой поршень 11 с уплотнительными элементами 12 и 13, установленными на боковых поверхностях, между коаксиально расположенными разделительным корпусом 14 и патрубком 15, установленными между нижним фланцем 8 маслозаполненного электродвигателя 7 и нижним фланцем 16 теплообменника 9, разделительная полость 6 протектора 1 каналами соединена с полостью 17 маслозаполненного электродвигателя 7. В нижнем фланце 16 и корпусе 18 теплообменника 9 выполнен канал 19 для поступления в полость 20, образованную кольцевым поршнем 11 компенсатора 10, разделительным корпусом 14, патрубком 15 и нижним фланцем 16 теплообменника 9, скважинной жидкости.
Привод насосной установки снабжен первым и вторым дополнительными кольцевыми поршнями 21 и 22 с уплотнительными элементами 23 и 24, установленными на боковых поверхностях, между коаксиально расположенными разделительным корпусом 14 и патрубком 15, установленными в полости компенсатора 10, образованной нижним фланцем 8 маслозаполненного электродвигателя 7, разделительным корпусом 14, патрубком 15, кольцевым поршнем 11 компенсатора 10. Полость 25 между нижним фланцем 8 маслозаполненного электродвигателя 7 и первым дополнительным кольцевым поршнем 21 соединена с полостью 17 маслозаполненного электродвигателя 7 каналом 26, выполненным в нижнем фланце 8 маслозаполненного электродвигателя 7.
Соединенные каналами разделительная полость 6, полость 17 маслозаполненного электродвигателя и полость 25 компенсатора 10 заполнены диэлектрической жидкостью, например, трансформаторным маслом.
Полость 27 между первым дополнительным кольцевым поршнем 21 и вторым дополнительным кольцевым поршнем 22 заполнена газозаполненной жидкостью, например, масловоздушной смесью в пропорции, лежащей в пределах 1/4 - 1/2.
Полость 28 между кольцевым поршнем 11 компенсатора 10 и вторым дополнительным кольцевым поршнем 22 заполнена диэлектрической жидкостью, например, трансформаторным маслом.
При погружении привода насосной установки в скважину уплотнительные элементы 12 и 13 на соответствующих боковых поверхностях кольцевого поршня 11 препятствуют перетеканию скважинной жидкости из полости 20 в полость 28, когда давление в полости 20 превышает давление в полости 28, или перетеканию диэлектрической жидкости из полости 28 в полость 20, когда давление в полости 28 превышает давление в полости 20.
Уплотнительные элементы 23 и 24 на соответствующих боковых поверхностях второго дополнительного кольцевого поршня 22 препятствуют перетеканию диэлектрической жидкости из полости 28 в полость 27, когда давление в полости 28 превышает давление в полости 27, или перетеканию газонаполненной жидкости из полости 27 в полость 28, когда давление в полости 27 превышает давление в полости 28.
Уплотнительные элементы 23 и 24 на соответствующих боковых поверхностях первого дополнительного кольцевого поршня 21 препятствуют перетеканию газонаполненной жидкости из полости 27 в полость 25, когда давление в полости 27 превышает давление в полости 25, или перетеканию диэлектрической жидкости из полости 25 в полость 27, когда давление в полости 25 превышает давление в полости 27.
Привод насосной установки последовательно соединяют с насосом и последующими блоками насосной установки. Затем собранную насосную установку соединяют с первой трубой, опускают в скважину на глубину, равную длине этой трубы, останавливают, присоединяют вторую трубу, опускают в скважину на глубину второй трубы. Останавливают, присоединяют следующую трубу и опускают, и так, последовательно соединяя трубы в колонну, опускают колонну на заданную наперед глубину.
При достижении скважинной жидкости и погружении в нее, скважинная жидкость через канал 19 поступает в полость 20, заполняет ее и взаимодействует с кольцевым поршнем 11. Через поршень 11 давление скважинной жидкости передается через диэлектрическую жидкость полости 28 на второй дополнительный кольцевой поршень 22. Давление от второго дополнительного кольцевого поршня 22 передается на газозаполненную жидкость полости 27. Одновременно на газозаполненную жидкость полости 27 воздействует противодействующее усилие от поршня 21. Диэлектрическая жидкость, содержащаяся в разделительной полости 6, полости 17 маслозаполненного электродвигателя и полости 20, несжимаема, и поэтому перемещение первого дополнительного поршня 21 от воздействия давления на него от газозаполненной жидкости полости 27 равно нулю. Противодействующее усилие от первого дополнительного кольцевого поршня 21 и усилие от второго дополнительного поршня 22 на газонаполненную жидкость будет сжимать ее, при этом энергия, передаваемая от скважинной жидкости, будет поглощаться газом газонаполненной жидкости в полости 27, а давление в полости 27 и скорость его нарастания будут уменьшены, также уменьшены будут давление и скорость его нарастания в полостях 20, 17 и 6, а также воздействие нагрузки на торцевые уплотнения 3 и 4 не несет ударного воздействия.