ГИДРОРЕДУКТОР ЭЛЕКТРОПРИВОДНОГО СКВАЖИННОГО НАСОСНОГО АГРЕГАТА

Полезная модель относится к области машиностроения, преимущественно к погружным электронасосам, а именно к элекроприводным скважинным винтовым насосным установкам для добычи высоковязкой нефти и добычи нефти из малодебитных скважин.
Известен погружной винтовой насосный агрегат (Патент №8423, МПК F04D 3/02, F04B 47/00), содержащий электродвигатель, гидрозащиту, винтовой насос и понижающий редуктор, расположенный между электродвигателем и гидрозащитой. Однако механические редукторы имеют большие габариты и малое передаточное число (не более двух).
Известен гидроредуктор, описанный в полезной модели «Скважинный электроприводной винтовой насосный агрегат» (Патент №93898, МПК F04B 47/08), содержащий первый корпус с фланцем крепления к электродвигателю, первый переводник с каналами высокого и низкого давления, соединенный с первым корпусом резьбовым соединением, насос, закрепленный на первом переводнике, второй корпус и второй переводник с элементами крепления к нагнетающей части винтового электронасоса, причем второй корпус соединен с первым и вторым переводниками резьбовым соединением, а на втором переводнике закреплен гидромотор, соединенный гидравлически с насосом через канал высокого давления первого переводника.
Недостатком известного гидроредуктора является большой диаметральный размер, который определяется диаметром маслонасоса, кольцевым каналом между маслонасосом и внутренней стенкой корпуса, внутренний диаметр которого равен внутреннему диаметру резьбы, и толщиной стенки. Малый кольцевой зазор между маслонасосом и внутренней стенкой корпуса создает большие гидравлические сопротивления и повышение температуры жидкости при прохождении через кольцевой зазор, из-за чего снижается ресурс работы маслонасоса и гидромотора.
При проектировании погружного оборудования стремятся минимизировать диаметральные размеры из-за внутреннего диаметра скважин, их кривизны. А зазор между погружным оборудованием и внутренней стенкой скважины влияет на эффективность охлаждения погружного электродвигателя электронасосной установки при выводе скважины на режим. Чем больше зазор между гидроредуктором и внутренней стенкой обсадной трубы скважины, тем эффективней охлаждение погружного электродвигателя. И даже небольшое уменьшение диаметрального размера гидроредуктора, например, на 2-5 мм, позволяет опускать насосные агрегаты в скважины с меньшим внутренним диаметром обсадной трубы или в скважины с большей кривизной.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является сокращение количества типоразмеров гидроредукторов за счет уменьшения диаметральных размеров, увеличение ресурса работы и уменьшение времени вывода скважины на режим.
Техническим результатом является уменьшение диаметральных размеров с сохранением энергетических параметров и улучшение теплоотвода от маслонасоса и от погружного электродвигателя.
Указанный технический результат достигается за счет того, что гидроредуктор погружного электронасоса, содержит первый корпус с фланцем крепления к электродвигателю, первый переводник с каналами высокого и низкого давления, соединенный с первым корпусом резьбовым соединением, маслонасос, закрепленный на первом переводнике, второй корпус и второй переводник с элементами крепления к нагнетающей части электронасоса, причем второй корпус соединен с первым и вторым переводниками резьбовым соединением, а на втором переводнике закреплен гидромотор, соединенный гидравлически с маслонасосом через канал высокого давления первого переводника, при этом на первом корпусе выполнена внутренняя проточка больше диаметра резьбовой поверхности, например, в 1.1-1.2 раза, образующая с корпусом маслонасоса кольцевой канал низкого давления, а диаметр резьбового соединения первого переводника со вторым корпусом выполнен равным или меньше резьбового соединения первого корпуса и первого переводника, например, в 1.1-1.5 раза, при этом наружный диаметр первого и второго корпуса равны.
Сущность полезной модели поясняется чертежом. На чертеже представлен продольный разрез гидроредуктора электроприводного скважинного насосного агрегата.
Гидроредуктор содержит первый корпус 1, с фланцем 2 для крепления погружной части (на чертеже не показана), первый переводник 3, соединенный с первым корпусом 1 резьбовым соединением, второй корпус 4 и второй переводник 5, причем второй корпус 4 соединен с первым переводником 3 и вторым переводником 5 резьбовыми соединениями. На торцевой поверхности первого переводника 3 закреплен маслонасос 6 болтами 7, а на втором переводнике 5 закреплен гидромотор 8 болтами 9. В первом переводнике 3 выполнен канал высокого давления 10, герметично соединенный с выходным каналом высокого давления 11 маслонасоса 6. Также в первом переводнике 3 выполнен канал низкого давления 12 для прохода рабочей жидкости в полость, образованную первым корпусом 1 для подвода рабочей жидкости к входному отверстию низкого давления 13 маслонасоса 6.
Во втором переводнике 5 выполнены канал высокого давления 14 и канал низкого давления 15 соответственно соединенные с каналами высокого давления 16 и низкого давления 17 гидромотора 8.
Маслонасос 6 и гидромотор 8 гидравлически соединены трубопроводом высокого давления 18.
Второй переводник 5 снабжен элементами крепления (на чертеже не показаны) к винтовому насосу (на чертеже не показан).
В первом переводнике 3 выполнены радиальные отверстия 19 для заправки рабочей жидкости, соединенные с каналом низкого давления 12 и каналом высокого давления 10, причем в радиальных отверстиях 19 установлены герметичные заглушки 20 в рабочем положении.
Диаметр резьбы первого корпуса 1 выбирается из стандартного ряда и зависит от наружного диаметра маслонасоса 6. Диаметр внутренней проточки D1 корпуса 1 должен быть больше диаметра резьбы dl первого корпуса 1, например, в 1,1-1,2 раза. Внутренняя проточка первого корпуса 1 образует с наружной поверхностью маслонасоса 6 кольцевой канал для прохождения жидкости к входному отверстию 13 маслонасоса 6. Толщина стенки выбирается из условий прочности и должна выдерживать вес погружного оборудования, прикрепляемого к фланцу 2 (например, гидрозащита, погружной электродвигатель и т.д.).
Диаметр резьбы d2 второго корпуса 4, равен или меньше диаметра резьбы dl первого корпуса 1. Это позволяет при равном наружном диаметре первого корпуса 1 и второго корпуса 4 выполнить толщину стенки второго корпуса 4 больше, чем у первого корпуса 1. Большая толщина стенки второго корпуса 4 позволяет выдерживать вес погружной части под гидроредуктором, а также осевую нагрузку от давления, создаваемого маслонасосом 6.
Работает гидроредуктор следующим образом:
Внутренняя полость гидроредуктора через отверстия 19 заполняется рабочей жидкостью, например, маслом. Вал маслонасоса 6 соединяется с валом погружного электродвигателя (на чертеже не показан), а вал гидромотора 8 соединяется с валом винтового насоса (на чертеже не показан). При включении погружного электродвигателя маслонасос 6 закачивает рабочую жидкость под давлением, например, 180 атм., в канал высокого давления 10, через трубопровод высокого давления 18, в канал высокого давления 14 и далее в канал высокого давления 16 гидромотора 8. Под давлением вал гидромотора 8 вращается, передавая вращение на вал винтового насоса. При этом, число оборотов входного вала маслонасоса 6 больше числа оборотов гидромотора 8, например, в 10-20 раз. Если число оборотов погружного электродвигателя 3000 об/мин., то число оборотов винтового насоса 150-300 об/мин., достигается за счет редуцирования. Также, повышается крутящий момент на валу винтового насоса. Начинается подача пластовой жидкости. Далее от гидромотора 8 жидкость поступает в каналы низкого давления 15 и 12 и поступает во входное отверстие 13 маслонасоса 6.
Такое исполнение гидроредуктора позволяет за счет минимальной толщины стенки первого корпуса получить минимальный наружный диаметр гидроредуктора и максимальный кольцевой зазор между маслонасосом и внутренней поверхностью первого корпуса и, тем самым, уменьшить диаметральный размер гидроредуктора и снизить температуру рабочей жидкости, чем обеспечить повышение ресурса работы маслонасоса и гидромотора. Толщина стенки второго корпуса позволяет выдерживать нагрузку от веса погружной части под гидроредуктором и осевую нагрузку, определяемую давлением, создаваемым маслонасосом 6.