ГЛУБИННО-НАСОСНАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к насосной технике, используемой при добыче нефти, в частности к глубинно-насосным установкам для откачки продукции наклонно-направленных скважин, характеризующихся низкими коэффициентами продуктивности, эксплуатация которых ведется в периодическом режиме.
Известна установка погружного скважинного диафрагменного насоса, содержащая компенсатор температурного расширения масла, асинхронный четырехполюсный электродвигатель, конический редуктор, плунжерный насос с эксцентриковым приводом, возвратной пружиной, обратный и сливной клапан, кабельную линию. Вал электродвигателя, соединяется с валом редуктора, с помощью шлицевой муфты. Остальные элементы установки соединяются на шпильки по фланцам, а герметичность соединений обеспечивается кольцевыми радиальными уплотнениями (патент РФ №103144 от 27.03.2011, кл. F04B 47/08, F04B 43/10).
Недостатком известной установки является высокое энергопотребление из-за необходимости постоянной подачи электрического тока на погружной асинхронный электродвигатель и наличия конического редуктора, увеличивающего потери полезной мощности, передаваемой от электродвигателя к насосу.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленной полезной модели по совокупности признаков является установка погружного диафрагменного насоса, содержащая расположенные в герметично изолированном корпусе резиновую диафрагму, рабочую камеру с всасывающим и нагнетательным клапанами, головку, подъемный патрубок, соединенный с рабочей камерой, привод с питающим кабелем. Насос снабжен газосепаратором с всасывающей трубкой, расположенным в корпусе. Привод выполнен в виде электромагнита, изолированного резиновой диафрагмой, на которой установлены вставки из металлического порошка, обладающего ферромагнитными свойствами (патент РФ №118373 от 20.07.2012, кл. F04B 47/00). Данное устройство принято за прототип.
Признаки прототипа, совпадающие с существенными признаками заявляемой полезной модели - герметично изолированный корпус, в котором размещены рабочая камера с всасывающим и нагнетательным клапанами, кабельная линия, головка с изолированной диафрагмой внутренней полостью установки, подъемный патрубок, соединенный с рабочей камерой, привод, расположенный во внутренней полости головки.
Недостатком известного устройства, принятого за прототип, является низкая производительность из-за ограниченного прочностными характеристиками рабочего хода диафрагмы с вставками из металлического порошка без ее разрыва. Кроме того, частота возвратно-поступательного движения диафрагмы за счет действия электромагнитной силы, создаваемой приводом, не совпадает с частотой изменения магнитного потока электромагнита, что приводит к снижению чувствительности насоса (изменение производительности, создаваемого насосом давления) на изменения электрических параметров электромагнита.
Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель -увеличение производительности, повышение чувствительности на изменения электрических параметров приводов, снижение энергопотребления установки.
Поставленная задача была решена за счет того, что известная установка, содержащая расположенные в герметично изолированном корпусе рабочую камеру с всасывающим и нагнетательным клапанами, кабельную линию, головку с изолированной диафрагмой внутренней полостью установки, подъемный патрубок, соединенный с рабочей камерой, привод, расположенный во внутренней полости головки, согласно полезной модели она снабжена дополнительной головкой с изолированной диафрагмой внутренней полостью установки, дополнительным приводом и компенсаторами, расположенными во внутренних полостях головок, при этом приводы выполнены в виде катушек индуктивности с ферромагнитными сердечниками-штоками, удерживаемыми в вертикальном положении направляющими и сердечники-штоки соединены с резиновыми диафрагмами и направляющими с помощью пружин.
Признаки заявляемого технического решения, отличительные от прототипа - наличие дополнительной головки с изолированной диафрагмой внутренней полостью установки; наличие дополнительного привода и компенсаторов, расположенных во внутренних полостях головок; приводы выполнены в виде катушек индуктивности с ферромагнитными сердечниками-штоками, удерживаемыми в вертикальном положении направляющими; сердечники-штоки соединены с резиновыми диафрагмами и направляющими с помощью пружин.
На фиг.1 схематично представлена глубинно-насосная установка, продольный разрез.
На фиг.2 - разрез А-А.
Установка содержит герметично изолированный корпус 1, имеющий отверстие 2. В корпусе 1 размещены нагнетательный клапан 3, всасывающий клапан 4, головки 5, 6. В головки 5, 6 вмонтированы резиновые диафрагмы 7, 8, разделяющие рабочую камеру 9 и внутренние полости головок 10, 11. Рабочая камера 9 соединена с подъемным патрубком 12 с помощью отверстия 13. Во внутренних полостях головок 10, 11 расположены приводы, выполненные в виде катушек индуктивности 14, 15, внутри которых установлены сердечники-штоки 16, 17, удерживаемые в вертикальном положении направляющими 18, 19. Возвратно-поступательное движение диафрагм 7,8 обеспечивается ходом сердечников-штоков 16, 17 при помощи пружин 20, 21, 22, 23.
Для создания противодавления на диафрагмы 7,8 со стороны рабочей камеры 9 при работе насоса внутренние полости головок 10, 11 заполнены маслом. При возвратно-поступательном движении сердечников-штоков 16, 17 изменение объема внутренних полостей головок обеспечивается компенсаторами 24, 25. Питающее напряжение к насосу подводится по кабелю 26 через кабельные вводы 27, 28.
Глубинно-насосная установка работает следующим образом.
Электрический ток от станции управления (не показана), проходя через кабель 26 на катушки индуктивности 14, 15, создает магнитное поле, в котором под действием силы Гаусса сердечники-штоки 16, 17 втягиваются в них, передавая движение через пружины 21, 22 диафрагмам 7, 8. При всасывании диафрагмы 7, 8 деформируются, увеличивая объем рабочей камеры 9, что приводит к открытию всасывающего клапана 4, через который по подъемному патрубку 12 откачиваемая жидкость (не показана) посредством сквозных отверстий 13 начинает поступать в рабочую камеру 9 из скважины. Достигая максимальной амплитуды отклонения диафрагм 7, 8 от исходного положения, начинается процесс нагнетания - электрический ток перестает поступать к катушкам индуктивности 14, 15, и за счет внутренней энергии пружины 20, 23 возвращают сердечники-штоки 16, 17, а пружины 21, 22 - диафрагмы 7, 8 в исходное положение. При этом объем рабочей камеры 9 уменьшается, всасывающий клапан 4 закрывается, открывается нагнетательный клапан 3 и жидкость из рабочей камеры 9 по подъемному патрубку 12 и далее через отверстия 2 поступает в колонну насосных труб (не показана).
Предложенная установка позволяет в промысловых условиях:
- повысить производительность работы за счет установки дополнительного привода и диафрагмы;
- повысить чувствительность на изменения электрических параметров приводов за счет пружин, обеспечивающих механическую (кинематическую) связь между диафрагмой и сердечником-штоком;
- снизить энергопотребления за счет снижения времени электропитания приводов установки - периодической подачи электрического тока на катушки индуктивности для деформации диафрагмы и обеспечения процесса всасывания откачиваемой жидкости, а также использования внутренней энергии пружин для возвратного движения диафрагмы в процессе нагнетания.