ПОГРУЖНОЙ АГРЕГАТ ДЛЯ ДОБЫЧИ НЕФТИ ИЗ СКВАЖИН

Предлагаемое решение относится к устройствам для применения в нефтяной промышленности, в частности, в электропогружных насосных агрегатах для добычи нефти из скважин.
Известны погружные насосные агрегаты с центробежным насосом и погружным электродвигателем, расположенным над насосом. В частности известен вертикальный насосный агрегат (SU 1413279 А1 06.01.1986).
Агрегаты такого типа, несмотря на то, что позволяют иметь максимально допустимый диаметр насоса, который не ограничивается размерами других узлов агрегата, не получили широкого распространения т.к. повышение эффективности насоса за счет увеличения его диаметра сводится на нет потерями при прохождении пластовой жидкости через электродвигатель, диаметр которого ограничен так же, как и у насоса.
Наибольшее распространение при добыче нефти из скважин получили погружные агрегаты, состоящие из последовательно установленных погружного центробежного насоса, входного или газостабилизирующего модуля, протектора и погружного электродвигателя, к которому подсоединен кабельный удлинитель, проходящий вдоль погружного агрегата (Международный транслятор "Установки погружных центробежных насосов для добычи нефти". МФ "Технонефтегаз", Москва).
Недостатком агрегатов такого типа является то, что при заданном габаритном размере погружного агрегата в сборе и при соосном расположении электродвигателя и других узлов агрегата (погружного центробежного насоса, входного или газостабилизирующего модуля и протектора) диаметр этих узлов уменьшается из-за наличия кабельного удлинителя, проходящего к электродвигателю вдоль погружного агрегата. При уменьшении диаметра насоса, для обеспечения заданной производительности и напора требуется увеличение осевых габаритов насоса и других узлов агрегата. Это приводит к существенному увеличению осевых габаритов и металлоемкости всего погружного насоса.
Известен погружной агрегат для добычи нефти из скважин, состоящий из погружного электродвигателя, протектора, входного или газостабилизирующего модуля и центробежного насоса, смещенного в сторону, противоположную той, по которой проходит кабельный удлинитель, а также эксцентриковой муфты, включающей входной, выходной валы, соединенные с промежуточным валом шарнирами, а входной и выходной валы установлены на подшипниковых опорах (Патент РФ №73024, 10.05.2008 и "Каталог оборудования ПК "Борец"), выбранный в качестве прототипа заявляемой полезной модели. Эксцентриковая муфта по конструкции аналогична эксцентриковым муфтам, широко используемым в винтовых насосах, и включает установленные в корпусе входной и выходной валы, которые соединены между собой промежуточным валом с шарнирами. Выходной вал установлен в корпусе с заданным эксцентриситетом относительно входного вала на грибовидном опорном подшипнике, удерживающем составной вал от осевых перемещений.
Недостатками прототипа является низкая долговечность подшипникового узла выходного вала, приводящие к его слому и разрушению грибовидного подшипника, а также к поломке роликов шарниров.
Это связано с тем, что грибовидный подшипник, во-первых, не предназначен для работы при сколько-нибудь значительных осевых нагрузках, во-вторых, при несоосности вала протектора и выходного вала эксцентриковой муфты на выходном валу возникают изгибающие моменты, в результате чего в месте контакта отбортовок грибовидного подшипника и защитной втулки происходит значительное увеличение удельных нагрузок, приводящее к их сварке и разрушению.
С другой стороны, при истирании опорного подшипника протектора происходит контакт валов протектора и эксцентриковой муфты с передачей на выходной вал осевых нагрузок, величина которых превышает допустимую для грибовидного подшипника, также приводящее к разрушению подшипников и слому выходного вала.
Причиной, усугубляющей снижение долговечности прототипа, можно также считать, что максимальный угол отклонения α шарниров не превышает 1,5°.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, является увеличение надежности эксцентриковой муфты, повышение долговечности ее узлов.
Технический результат, достигаемый заявленной полезной моделью, заключается в повышении надежности погружного агрегата за счет увеличения долговечности узлов эксцентриковой муфты.
Указанный технический результат достигается тем, что погружной агрегат для добычи нефти из скважин, состоит из погружного электродвигателя, протектора, входного или газостабилизирующего модуля и центробежного насоса, смещенного в сторону, противоположную той, по которой проходит кабельный удлинитель, а также эксцентриковой муфты, включающей входной, выходной валы, соединенные с промежуточным валом шарнирами, а входной и выходной валы установлены на подшипниковых опорах.
Новизной полезной модели является, то, что входной вал установлен на осевой опоре а выходной вал на радиальных подшипниках, при этом входной и выходной валы эксцентриковой муфты соединены с промежуточным валом карданными шарнирами.
Кроме того, в частном случае выполнения полезной модели полумуфты карданных шарниров имеют шлицевые отверстия.
Кроме того, в частном случае выполнения полезной модели обе вилки карданных шарниров на промежуточном вале расположены в одной плоскости.
Кроме того, в частном случае выполнения полезной модели углы отклонения карданных шарниров равны.
Кроме этого, опоры карданных шарниров располагаются непосредственно у торцов полумуфт карданных соединений.
На чертеже представлена конструкция погружного агрегата для добычи нефти из скважин.
Погружной агрегат состоит из центробежного насоса, входного или газостабилизирующего модуля(на рисунке не показаны), протектора 1 и погружного электродвигателя 2, к которому присоединен кабельный удлинитель 3, проходящий вдоль погружного агрегата. Между протектором 1 и электродвигателем 2 установлена эксцентриковая муфта 4, посредством которой протектор смещен относительно погружного электродвигателя в сторону противоположную той, по которой проходит кабельный удлинитель 3.
Эксцентриковая муфта 4 включает установленные в корпусе 5 входной 6 и выходной 7 валы, соединенные с промежуточным валом 8 карданными шарнирами 9 и 10. Входной вал 6 установлен в корпусе 5 на осевой опоре 11, при необходимости (истирание опорного подшипника протектора) способного воспринимать значительные осевые нагрузки, а выходной вал 7 - на радиальных подшипниках 12.
Такая схема размещения радиальных 12 и опорного 11 подшипников позволяет исключить условия, при которых происходит разрушение подшипников и слом вала.
При установке карданных шарниров 9 и 10 учитывался также тот факт, что, если два вала, находящиеся под углом друг к другу соединены при помощи шарнира и приводной (входной) вал вращается с постоянной скоростью, то ведомый (выходной) вал будет вращаться неравномерно. Эта неравномерность вызвана опережением или замедлением угла поворота вала в виде синусообразных колебаний последнего, причем неравномерность последнего растет с увеличением угла отклонения а.
Неравномерность угловых скоростей устраняется путем правильной установки двух карданных шарниров 9 и 10, при которой угловые скорости уравновешиваются.
Уравновешивание скоростей достигается за счет того, что, во-первых, обе вилки карданных шарниров 9 и 10 на промежуточном вале 8 расположены в одной плоскости, во-вторых, углы отклонения карданных шарниров 9 и 10 равны, в-третьих, опоры карданных шарниров располагаются у торцов полумуфт карданного соединения.
Важным преимуществом карданного шарнира является также то, что максимальный угол отклонения α шарнира равен 45° в отличие от прототипа (1,5°), что позволяет при одном и том же эксцентриситете существенно сократить габаритную длину эксцентрикового шарнира.
Источники информации принятые во внимание при составлении заявки:
1. Патент SU 561020, 1986
2. Патент РФ на изобретение №2183769, класс F04DB 47/00, F04C 5/00, 2001.
3. Патент РФ на полезную модель №73024, (класс Е21В 43/00), 2007.
4. Международный транслятор "Установки погружных центробежных насосов для добычи нефти". МФ "Технонефтегаз", Москва, 1999 г., стр 16, рис.1.1.
5. "Каталог оборудования ПК "Борец", стр.297.