СКВАЖИННЫЙ ЭЛЕКТРОГИДРОПРИВОДНОЙ НАСОСНЫЙ АГРЕГАТ

Настоящая полезная модель относится к области машиностроения, в частности к нефтяным диафрагменным насосным агрегатам для добычи нефти из малодебитных скважин.
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.
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, причем 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 диафрагмы и размещен в нижней крышке и в последней выполнены отверстия для прохода пластовой жидкости, а нагнетательный клапан размещен в верхней крышке и сообщен со стороны входа в него через другой переходник с полостью 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 (см. патент на полезную модель RU №74672, кл. F04В 47/08, 10.07.2008).
Однако в указанном скважинном насосном агрегате при эксплуатации ввиду отсутствия контроля положения диафрагмы возможно ее повреждение при облегании перфорированного каркаса и разгерметизация гидропривода.
Задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является устранение возможности повреждения диафрагмы в результате настройки подпитывающего клапана не по давлению, а по положению диафрагмы.
Технический результат заключается в повышении ресурса работы насосного агрегата.
Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что скважинный электрогидроприводной насосный агрегат содержит 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, причем 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 диафрагмы и размещен в нижней крышке и в последней выполнены отверстия для прохода пластовой жидкости, а нагнетательный клапан размещен в верхней крышке и сообщен со стороны входа в него через другой переходник с полостью 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, при этом перед полым штоком в заполненном маслом цилиндре установлен поршень, а между последним и подпитывающим клапаном размещен толкатель для взаимодействия с поршнем, а 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.
Предпочтительно уплотнительные кольца всасывающего и нагнетательного клапанов золотникового типа снабжены эластичными элементами, посадочные поверхности которых расположены в корпусе клапана эксцентрично относительно друг друга и попарно, а в осевом направлении поджаты опорным кольцом с гайкой.
Установка перед полым штоком в заполненном маслом цилиндре поршня, а также размещение между последним и подпитывающим клапаном толкателя для взаимодействия с поршнем и снабжение емкости для масла поршнем и диафрагмой, полость которой сообщена с емкостью для масла ниже поршня, в сочетании с размещением указанной диафрагмы в перфорированном корпусе, полость которого сообщена с заполненной пластовой жидкостью скважиной позволяет повысить герметичность гидродвигателя и, как следствие, стабилизировать работу гидродвигателя, а, следовательно, и скважинного электрогидроприводного насосного агрегата и, как следствие, повысить ресурс работы насосного агрегата.
На фиг.1 представлен продольный разрез скважинного электрогидроприводного насосного агрегата.
На фиг.2 представлено схематическое изображение скважинного электрогидроприводного насосного агрегата.
На фиг.3 представлен продольный разрез клапана золотникового типа использованного в качестве всасывающего и нагнетательного клапанов в агрегате.
Скважинный электрогидроприводной насосный агрегат содержит гидродвигатель 1 с поршневой полостью 2, полым штоком 3, предохранительным клапаном 4 и емкостью 5 для масла и диафрагменный насос 6, включающий цилиндрический корпус 7 с всасывающим 8 и нагнетательным 9 клапанами золотникового типа и выполненную в виде цилиндрической оболочки и размещенную в цилиндрическом корпусе 7 эластичную диафрагму 10 с закрепленными на конических втулках 11 концами. Цилиндрический корпус 7 снабжен верхней 12 и нижней 13 крышками, а внутри цилиндрического корпуса 7 установлены переходники 14, соединенные между собой трубкой 15, установленной внутри эластичной диафрагмы 10. Каждая коническая втулка 11 снабжена, по крайней мере, одним тарельчатым клапаном 16. Всасывающий клапан 8 сообщен со стороны выхода из него через один из переходников 14 с полостью диафрагмы 10 и размещен в нижней крышке 13 и в последней выполнены отверстия 17 для прохода пластовой жидкости. Нагнетательный клапан 9 размещен в верхней крышке 12 и сообщен со стороны входа в него через другой переходник 14 с полостью диафрагмы 10. Гидродвигатель 1 соединен через заполненный маслом цилиндр 18 с нижней крышкой 13 цилиндрического корпуса 7 и выполнен с подпитывающим клапаном 19, который соединен с емкостью 5 для масла, и предохранительным клапаном 4, который соединен с поршневой полостью 2 гидродвигателя 1 через полый шток 3. Перед полым штоком 3 в заполненном маслом цилиндре 18 установлен поршень 20, а между последним и подпитывающим клапаном 19 размещен толкатель 21 для взаимодействия с поршнем 20. Емкость 5 для масла снабжена поршнем 22 и диафрагмой 23, полость которой сообщена с емкостью 5 для масла ниже поршня 22, а указанная диафрагма 23 помещена в перфорированном корпусе 24, полость которого сообщена с заполненной пластовой жидкостью скважиной.
Уплотнительные кольца 25 всасывающего 8 и нагнетательного 9 клапанов золотникового типа снабжены эластичными элементами 26, посадочные поверхности которых расположены в корпусе 27 клапана эксцентрично относительно друг друга и попарно, а в осевом направлении поджаты опорным кольцом 28 с гайкой 29.
Скважинный электрогидроприводной диафрагменный насосный агрегат работает следующим образом.
Скважинный электрогидроприводной насосный агрегат спускают в скважину на колонне насосно-компрессорных труб (на чертеже не показаны).
После спуска насосного агрегата в скважину включается погружной электродвигатель 30 соединенный с маслонасосом 31, который по нагнетательной магистрали 32 подает масло из емкости 5 для масла (из ее надпоршневой части) через гидрораспределитель 33 с путевым переключателем 34 в гидродвигатель 1. Полый шток 3 гидродвигателя 1 совершает возвратно-поступательные движения, в процессе которых полый шток 3 выходит в полость цилиндра 18, в котором размещен поршень 20. Откачиваемая из скважины пластовая жидкость поступает в эластичную диафрагму 10 через всасывающий клапан 8 золотникового типа под действием затрубного давления откачиваемой из скважины пластовой жидкости. При движении штока 3 гидродвигателя 1 в полость цилиндра 18 поршень 20 перемещается из нижнего положения в верхнее, создавая давление в цилиндрическом корпусе 7 и на наружную поверхность эластичной диафрагмы 10 через открытые тарельчатые клапаны 16. В результате пластовая жидкость вытесняется через нагнетательный клапан 9 золотникового типа в колонну насосно-компрессорных труб в объеме, равном наружному объему полого штока 3, размещенного в полости цилиндра 18. При достижении полым штоком 3 верхнего положения путевой переключатель 34 переключает гидрораспределитель 33 и масло из поршневой полости гидродвигателя 1 через фильтр 35 поступает в емкость 5 для масла выше поршня 22 и перемещает поршень 22 вниз, при этом поршень 22 вытесняет масло в полость диафрагмы 23, взаимодействующей с пластовой жидкостью через отверстия в перфорированном корпусе 24. Одновременно под давлением пластовой жидкости, которая вновь поступает через всасывающий клапан 8 золотникового типа в эластичную диафрагму 10, масло из полости цилиндрического корпуса 7, окружающей эластичную диафрагму 10, вытесняется эластичной диафрагмой 10 в цилиндр 18, перемещая поршень 20 в нижнее положение. После достижения полым штоком 3 гидродвигателя 1 нижнего своего положения срабатывает путевой переключатель 34 и описанный выше процесс работы скважинного насосного агрегата повторяется.
В случае утечки масла из под поршня 20 в емкость 5 для масла через уплотнения штока по трубопроводу 36, поршень 20 взаимодействует через толкатель 21 с подпитывающим клапаном 19 и утечки возмещаются, т.к. клапан находится под давлением масла, поступающего в гидродвигатель 1. При выходе из строя эластичной диафрагмы 10 подпитывающий клапан 19 включается при каждом ходе поршня 20 вниз, что приводит к увеличению объема масла в цилиндре 18 выше допустимого и срабатыванию предохранительного клапана 37. В результате на станции управления погружного электродвигателя 30 фиксируется отсутствие цикличности тока нагрузки на прямом и обратном ходу гидродвигателя 1 и блок защиты в станции управления (не показано) отключает питание электродвигателя 30 и сообщение о остановке насосного агрегата передается на диспетчерский пункт для ликвидации причины остановки.
Настоящий скважинный электрогидроприводной насосный агрегат может быть использован в нефтедобывающей промышленности и преимущественно там, где производят добычу жидких сред из вертикальных, искривленных и горизонтальных скважин.