ВЕРТИКАЛЬНАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к установкам для закачки жидкости под высоким давлением, например в системе подержания пластового давления на нефтепромысле, или при работах по гидроразрыву пласта.
Из уровня техники (Патент РФ №143834) известен шурфный насосный агрегат, содержащий приводной электродвигатель, входной модуль и секционный центробежный насос с головкой-переходником, установленной на его нижней секции, входной и выходные рукава, катушку и планшайбу. При этом электродвигатель и насос жестко сочленены на вертикальной раме, установленной на фундаменте. Головка-переходник через выходные рукава, гребенку и обратный клапан гидравлически сообщена с напорным трубопроводом, а устье скважины загерметизировано катушкой, планшайбой и узлом герметизации выходных рукавов для предотвращения разлива перекачиваемой жидкости при аварийной разгерметизации системы.
Недостатком данного агрегата является наличие фундамента для установки электродвигателя, что усложняет его конструкцию, повышает металлоемкость и требует специального проектного решения для внедрения оборудования на промысле. Кроме того, в составе агрегата применяются резиновые выходные рукава для транспорта перекачиваемой жидкости от насоса на устье. Относительно небольшой габарит данных рукавов приведет к большим потерям напора в их внутренних каналах при больших расходах перекачиваемой жидкости, а их невысокая стойкость к агрессивным средам и механическим примесям понижает надежность установки в целом.
Известна так же полезная модель «Вертикальная насосная установка» (Патент РФ №47989), которая содержит наземный электродвигатель, закрепленный на раме; соединенный с ним насос, размещенный внутри напорного труборовода с отводом, который соединен с кольцевой полостью между насосом и напорным трубопроводом. Насос размещен под узлом подвода, содержащим входной патрубок с входным каналом, при этом указанный канал соединен с насосом. При этом напорный трубопровод состоит из колонны труб с заглушкой снизу, которая подвешена на фланце, а сверху на фланец установлена двухфланцевая колонная головка с переходным фланцем для крепления насоса. Причем вся конструкция устанавливается в эксплуатационной колонне и опирается на ее колонную головку.
Недостатком устройства по патенту РФ №47989 является его высокая металлоемкость, связанная с применением двух различных узлов для отвода и подвода перекачиваемой жидкости, что создает конструктивные сложности и требует дополнительных мер по обеспечению герметичности всего устьевого оборудования.
Кроме того, в указанном известном устройстве вся конструкция только опирается на колонную головку и при этом не обеспечена конструктивная герметичность узла стыковки указанных колонной головки и фланца, что может привести к изливу рабочего агента на устье при разгерметизации напорного трубопровода.
Вместе с этим в данном устройстве отсутствуют средства защиты от высокого давления перекачиваемой жидкости при остановке насоса.
Указанная установка по патенту РФ №47989 является наиболее близкой по технической сущности к заявляемой и принята за прототип.
Технической задачей заявленной полезной модели является повышение надежности работы вертикальной насосной установки, при одновременном снижении ее металлоемкости.
Технический результат, благодаря которому решается указанная задача, заключается в обеспечении герметичного разобщения затрубного пространства скважины и устья, а так же применении средств, защищающих наземное оборудование от воздействия высокого давления перекачиваемой жидкости при плановом или аварийном отключении установки, при одновременном снижении числа металлоемких узлов установки.
Поставленный технический результат достигается предлагаемой вертикальной насосной установкой, включающей насос с электроприводом, входным и выходным каналами для жидкости, выполненный с возможностью его установки внутри заглушенного снизу напорного трубопровода и образования с ним кольцевой полости, при этом новым является то, что входной и выходной каналы выполнены в едином узле - корпусе, выполненном с возможностью установки выше устьевой подвесной арматуры и герметичного соединения с последней, при этом корпус жестко сочленен с насосом, а выходной канал снабжен обратным клапаном.
Выходной канал снабжен обратным клапаном на выходе насоса.
Технический результат достигается за счет того, что в предлагаемой вертикальной насосной установке вместо двух узлов отвода и подвода (выходной и входной каналы) применяется единый узел - корпус. К корпусу жестко крепится насос, а сам корпус содержит два канала, один из которых (входной канал) обеспечивает поступление жидкости на вход насоса, а второй (выходной канал) - отвод жидкости, поступившей в напорный трубопровод.
Для защиты от излива закачиваемого рабочего агента в заявляемой установке, на устье используется герметичное соединение (например, посредством фланцевого соединения) корпуса с подвесной арматурой, состоящей в преимущественном варианте из колонного фланца и подвесного фланца. При этом герметичное соединение колонного фланца и подвесного фланца обеспечивает надежное разобщение устья и затрубного пространства между эксплуатационной колонной и напорным трубопроводом, а герметичное соединение подвесного фланца и корпуса обеспечивает надежное разобщение устья и внутреннего пространства напорного трубопровода.
Кроме того, в конструкции предлагаемой установки применяется обратный клапан, который устанавливается, преимущественно, на выкиде центробежного насоса и предотвращает обратный ток жидкости через насос на устье при остановке работы установки.
На фиг. 1 представлен чертеж предлагаемой установки.
Предлагаемая вертикальная насосная установка содержит устьевую подвесную арматуру, состоящую в преимущественном варианте из колонного фланца 1 и подвесного фланца 2; единый узел - корпус 3, установленный выше указанной устьевой подвесной арматуры. При этом колонный фланец 1, подвесной фланец 2 и корпус 3 герметично соединены между собой. Установка также содержит насос 4; напорный трубопровод 5, перекрытый снизу заглушкой 6, и обратный клапан 7, установленный на выходе насоса 4. Заглушка 6 изолирует внутреннюю полость напорного трубопровода 5 от межтрубного пространства 8 между эксплуатационной колонной 9 и указанным трубопроводом 5. Корпус 3 жестко сочленен с насосом 4, который установлен внутри напорного трубопровода 5. Внутри корпуса 3 выполнены два внутренних канала для жидкости (рабочего агента): входной 10 и выходной 11. Входной канал 10 предназначен для подвода жидкости к насосу 4 и гидравлически соединен с его входом. Выходной канал 11 соединен с кольцевой полостью 12 между насосом 4 и напорным трубопроводом 5 и обеспечивает отвод жидкости из внутренней полости напорного трубопровода 5 в нагнетательную линию (на чертеже не показана). Насос 4 на выходе снабжен обратным клапаном 7. Насос 4 выполнен с возможностью соединения с электродвигателем 13, который выполняет роль привода для насоса 4 и установлен на дневной поверхности, в преимущественном варианте, на подставке 14.
Предлагаемая установка работает следующим образом.
Жидкость (рабочий агент) через внутренний канал 10 корпуса 3 подается на прием насоса 4. Насос 4 сообщает необходимое давление жидкости. С выхода насоса 4 через обратный клапан 7 жидкость под давлением попадает во внутреннюю полость напорного трубопровода 5 и далее через внутренний канал 11 корпуса 3 поступает в нагнетательную линию (на чертеже не показана). При остановке работы установки обратный клапан 7 закрывается и препятствует попаданию жидкости, находящейся под высоким давлением, из напорного трубопровода 5 в насос 4 и во входной канал 10 корпуса 3. Применение герметичного соединения подвесной арматуры и корпуса 3 исключает излив на устье жидкости из затрубного пространства 8 скважины при разгерметизации напорного трубопровода 5 с заглушкой 6. Благодаря этому же герметичному соединению предотвращается попадание на устье жидкости из внутренней полости напорного трубопровода 5 при возникновении нештатной ситуации.
Таким образом, благодаря заявляемым конструкторским особенностям предлагаемой установки, обеспечено по сравнению с прототипом повышение надежности работы, за счет включения в состав установки обратного клапана, размещенного на выходе насоса, за счет применения герметичного соединения ее узлов (подвесной арматуры и корпуса), расположенных на устье, а также за счет объединения в единый корпус узлов ввода и вывода жидкости, который не будет требовать дополнительных мер по обеспечению герметичности. Кроме того, одновременно с этим обеспечено снижение металлоемкости за счет объединения два отдельных узла в единый узел.