Насосная установка

Полезная модель относится к устройствам для перекачки жидкостей, в частности, к насосным установкам для горизонтальных, наклонных и вертикальных трубопроводов, и предназначена для поднятия давления в трубопроводах, для закачки жидкостей в скважины, для перекачки жидкостей по трубопроводу. Может использоваться в нефтедобывающей промышленности, в удаленных местах расположения трубопровода, на скважинах.
Известна кустовая дожимная мультифазная насосная установка по патенту РФ на полезную модель №176789, F04D 13/08, 2018, включающая в себя корпус в виде толстостенной трубы, смонтированной на раме или свайном основании. Корпус расположен под углом к горизонту и подключен к системе нефтепроводов фланцевым соединением и устьевой арматурой. Внутри корпуса на центраторах размещен погружной электродвигатель с гидрозащитой, система телеметрии, электроцентробежный насос, скомплектованный с мультифазной насосной секцией. Насосная секция осуществляет перекачку продукции добывающих нефтегазовых скважин, поступающей от входного к выходному нефтепроводам. Недостатком является сложность монтажа, трудоемкость обслуживания и ремонта установки. Сложности при ремонте связаны с необходимостью удаления устьевой арматуры, со сложностью извлечения электроцентробежного насоса из корпуса, с нарушением герметичности ввода кабеля погружного электродвигателя.
Известна кустовая дожимная насосная установка для системы поддержания пластового давления по патенту РФ на полезную модель №121319, F04D 13/06, 2012. Установка состоит из корпуса в виде толстостенной трубы. Корпус смонтирован на раме или свайном основании, расположен под углом к горизонту, подключен к системе водовода фланцевым соединением и устьевой арматурой. Размещение корпуса под углом необходимо для нормальной работы гидрозащиты погружного электродвигателя. Внутри корпуса на центраторах размещен электроцентробежный насос с погружным электродвигателем, осуществляющей перекачку подготовленной воды, поступающей от входного к выходному водоводам. Недостатком является низкий КПД установки, трудоемкость монтажа, сложность ремонта и обслуживания из-за наклонной установки корпуса, сложности извлечения насоса и двигателя из длинномерного корпуса, необходимости снятия устьевой арматуры.
В качестве ближайшего аналога заявляемой полезной модели выбран наклонный насос повышенного давления по патенту на изобретение US 5203682, F04D 13/08, 1993. Насосный агрегат установлен внутри корпуса. Корпус представляет собой цилиндрическую оболочку с закрытыми торцами и может быть выполнен из обсадной колонны скважины. Насосный агрегат содержит погружной электродвигатель переменного тока. Двигатель снабжен валом, который проходит через уплотнительную секцию, содержащую упорные подшипники. Уплотнительная секция содержит мембрану для выравнивания давления внутри двигателя и внутри корпуса. Центробежный насос имеет несколько ступеней. Каждая ступень содержит диффузор и вращающееся рабочее колесо. Силовой кабель проходит через герметичный ввод на торце выходного конца корпуса. Наружный диаметр центробежного насоса меньше внутреннего диаметра корпуса, между корпусом и насосом имеется зазор. Выпускной конец корпуса выше, чем впускной конец. Содержащийся в перекачиваемой жидкости газ мигрирует к выпускному концу и собирается в верхней части выпускного конца корпуса. Для отбора газа установлен выпускной клапан. Недостатком является низкая ремонтопригодность насосного агрегата, сложность его обслуживания, что обусловленно наличием закрытых торцов корпуса, наклонным расположением корпуса, большой длиной агрегата, ограничением его диаметра.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение ремонтопригодности насосной установки, повышение удобства ее обслуживания.
Технический результат достигается за счет того, что в насосной установке, содержащей корпус в виде трубы, погружной электродвигатель и центробежный насос, согласно полезной модели, в корпусе установлен погружной электродвигатель, корпус соединен фланцевым соединением с корпусом секции центробежного насоса, на боковой поверхности корпуса расположен герметичный кабельный ввод погружного электродвигателя, корпус соединен фланцевым соединением с входным переходным патрубком, корпус секции центробежного насоса соединен фланцевым соединением с выходным переходным патрубком, входной и выходной переходные патрубки снабжены фланцами для соединения с трубопроводом.
Технический результат обеспечивается использованием секций центробежного насоса, расположенных в самостоятельных корпусах. Одна или несколько секций центробежного насоса установлены между корпусом насосной установки и выходным переходным патрубком, к которым присоединены с помощью фланцев. Это позволяет при необходимости быстро отсоединять секции центробежного насоса с целью их ремонта, обслуживания или замены. Монтаж насосной установки в трубопровод с помощью переходных патрубков, имеющих с обеих сторон фланцы, соответствующие диаметру трубопровода и диаметру корпуса или диаметру корпуса секции центробежного насоса, позволяют вставить и закрепить установку непосредственно в действующий трубопровод, который может быть связан со скважиной. Установка секций центробежного насоса, позволяет использовать корпус малой длины, избежать нахождения корпуса центробежного насоса внутри перекачиваемой жидкости, предотвратить скапливание газа в верхней части корпуса и позволяет располагать насосную установку горизонтально, либо под любым углом, что так же способствует повышению удобства ее монтажа и обслуживания. Кроме того, расположение герметичного кабельного ввода погружного электродвигателя на боковой поверхности корпуса позволяет беспрепятственно отсоединять от корпуса установки корпуса секций центробежного насоса, не нарушая герметичность ввода и не производя его демонтаж. Это так же повышает ремонтопригодность заявляемого устройства.
На фигуре 1 представлен разрез насосной установки с двумя секциями центробежного насоса.
На фигуре 2 представлен внешний вид насосной установки с одной секцией центробежного насоса.
Насосная установка содержит корпус 1, выполненный в виде трубы, погружной электродвигатель 2, и протектор 3, размещенные в корпусе 1. Корпус 1 снабжен присоединительными фланцами 4. На боковой поверхности корпуса 1 расположен герметичный кабельный ввод 5 с устройством уплотнения кабеля типа «CABLE LOCK», через который к погружному электродвигателю 2 подведен кабель 6. К корпусу 1 присоединена одна, или несколько секций центробежного насоса. Каждая секция содержит корпус 7, в котором установлены ступени 8 центробежного насоса. Каждый корпус 7 снабжен фланцами 9, при помощи которых секция ступени 8 центробежного насоса присоединена к фланцу 4 корпуса 1. При наличии нескольких ступеней 8 центробежного насоса с помощью фланцев 9 соединены корпуса 7 секций центробежного насоса. Насосная установка снабжена входным переходным патрубком 10 и выходным переходным патрубком 11. Патрубки 10 и 11 снабжены фланцами 12 для присоединения к фланцу 4 корпуса 1 или к фланцу 9 секции центробежного насоса и снабжены фланцами 13 для присоединения к ответным фланцам трубопровода.
Насосная установка работает следующим образом.
Для поднятия давления в трубопроводе или для закачки жидкости в скважину производят монтаж насосной установки на трубопроводе. В зависимости от требуемой мощности установки определяют необходимое количество ступеней центробежного насоса и диаметр корпуса 1. К корпусу 1 с установленными в нем погружным электродвигателем 2 и протектором 3 присоединяют необходимое количество ступеней 8 центробежного насоса, расположенных в корпусах 7. Для этого соединяют фланец 4 корпуса 1 с фланцем 9 корпуса 7 первой секции центробежного насоса и, при необходимости, производят дальнейшее соединение корпусов 7 секций насоса. Соединяют выход протектора 3 со входом первой секции насоса. Далее через переходные патрубки 10, 11 присоединяют насосную установку к трубопроводу, соединяя между собой фланцы 4 корпуса 1 и фланцы 12 переходных патрубков 10 и 11. Соединяют фланец 9 последней секции насоса и фланец 12 выходного патрубка, и соединяют фланцы 13 переходных патрубков 10, 11 с фланцами трубопровода. По питающему кабелю 6 подают напряжение на погружной электродвигатель 2. Питающий кабель уплотняется устройством Кабель Лок с рабочим давлением 350 Атм. На вход насосной установки подают перекачиваемую жидкость, которая, огибая погружной электродвигатель 2 и протектор 3, попадает на вход первой ступени 8 центробежного насоса. При этом применение именно погружного электродвигателя в герметичном корпусе, позволяет использовать его внутри корпуса 1, заполненного перекачиваемой жидкостью. Установленный за погружным электродвигателем 2 протектор 3 позволяет выровнять давление внутри корпуса 1 и внутри двигателя. В насосной установке могут быть использованы иные устройства для выравнивания внутреннего давления. Поток перекачиваемой жидкости попадает на рабочие колеса одной или нескольких ступеней 8 центробежного насоса, разгоняется, за счет чего повышается давление жидкости на выходе из насосной установки. Характеристики центробежного насоса определяются необходимой мощностью погружного электродвигателя 2 и длиной насосной установки. В зависимости от требуемой мощности подбирается диаметр трубы корпуса 1. Данный диаметр, как правило, превышает диаметр обсадной трубы. При необходимости ремонта элементов какой-либо ступени центробежного насоса, или при необходимости полной замены ступени производят отсоединение фланцев данной ступени от смежных с ней элементов установки и удаление секции данной ступени 8 насоса. При необходимости демонтажа всей насосной установки производят отсоединение фланцев 13 от фланцев трубопровода. За счет возможности встраивания насосной установки в действующий трубопровод не требуется строительство отдельного здания для насосной установки. Ремонт оборудования может быть проведен в полевых условиях.
Таким образом, заявляемая полезная модель позволяет повысить ремонтопригодность насосной установки и удобство ее обслуживания.