МИНИАТЮРНЫЙ ПОГРУЖНОЙ НАСОС ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

Полезная модель относится к насосной технике. В данном случае применяется в устройствах отбора проб пластовых флюидов в нефтегазовых скважинах и поддержание пластового давления пробы в течение всего времени доставки в лабораторию. Сложность реализации насоса определяется диаметром устройства отбора проб пластовых флюидов, в котором он применяется и зачастую не должен превышать 42 мм. Соответственно диаметр насоса не должен превышать 30 мм. При этом насос должен выдавать напор масла давлением до 100 МПа. Кроме того, насос находится внутри устройства отбора проб пластовых флюидов в масляной среде и не требует специального подвода масла, что квалифицирует его как погружной.
Ограничение на поперечное сечение вынуждает применить плунжерную схему создания насоса, причем нагнетающая линия находится на оси насоса, а всасывающая линия расположена перпендикулярно оси. С подобной компоновкой существуют гидропневматические насосы типа НП (преобразователи) ООО «Пневмоаппарат», а также плунжерные насосы сверхвысокого давления (патент РФ 2364752, 2514558 и др.). Недостатком этих конструкций, даже если отбросить в рассмотрении механический привод, является существенно большие габариты.
Известен пример использования в погружном насосе клапана с магнитом при добыче нефти: патент РФ №185543, но сама компоновка насоса в данном случае интереса не вызывает.
Задача состоит в минимизации габаритов погружного насоса путем подбора компоновки впускного, нагнетающего клапана и плунжера, заключенных в корпус, при этом рабочий ход плунжера должен полностью перекрывать объем рабочей камеры, чтобы не снижать эффективность работы насоса.
Задача реализуется применением впускного клапана, использующего магнит, установленного перпендикулярно оси насоса, корпуса насоса из немагнитной стали, обладающей хорошими свойствами к притиранию седла (например, 12х18н10т).
Реализация насоса представлена на рис 1, на котором изображены: 1 - электромеханический привод, 2 - плунжер, 3 - заглушка, 4 - нагнетательный клапан, 5 - защитный чехол, 6 - корпус, 7 - адаптер, 8 - нагнетательная линия, 9 - канал впускного клапана, 10 - магнит, 11 - отверстие, 12 - впускной клапан, 13 - устройство отбора проб пластовых флюидов, 14 - масло.
Корпус 6 насоса и электромеханический привод 1 жестко установлены на защитном чехле 5, помещенным внутрь устройства отбора проб пластовых флюидов 13. Нагнетательная линия 8 герметично установлена на корпусе 6 с помощью адаптера 7. Заглушка 3 герметизирует отверстие, необходимое для установки впускного клапана 12 Электромеханический привод 1 создает возвратно-поступательные движения плунжеру 2. При этом масло 14 поступает через отверстие 11 в защитном чехле 5, в канал 9 впускного клапана 12, сжимается плунжером 2 и через нагнетательный клапан 4 попадает в нагнетательную линию 8. Магнит 10 создает усилие, удерживающее впускной клапан 12, выполненный из магнитного материала, а корпус 6 изготовлен из немагнитного материала. Расположение магнита 10 и впускной клапан 12, перпендикулярно оси корпуса 6 указанное на рис 1, позволяет минимизировать поперечное сечение корпуса 6. Заглубление впускного клапана 12 в корпус 6 позволяет эффективно сжимать рабочий объем насоса между нагнетательным клапаном 4 и плунжером 2.
На испытаниях были получены следующие результаты. При диаметре плунжера 2 размером 2 мм, впускного клапана 12 размером 3 мм удалось создать погружной насос высокого давления диаметром 25 мм и длиной 300 мм, который обеспечивает максимальное давление 120 МПа. При подъеме с 3000 метров устройства отбора проб пластовых флюидов из скважины глубинной пробы объемом 300 мл насос уверенно обеспечивал поддержание давления около 30 МПа.