УСТАНОВКА ДЛЯ ЗАКАЧКИ ЖИДКОСТИ В ПЛАСТ

Предлагаемая полезная модель относится к насосным установкам, предназначенным для нагнетания жидкости под высоким давлением в пласт.
Из существующего уровня техники известна установка для закачки жидкости в пласт, содержащая погружной насос с электродвигателем, колонну насосно-компрессорных труб (НКТ) и пакер, установленный над пластом [патент №2163661 C2, МПК E21B 43/20, 2001].
Электродвигатель установлен над устьем скважины и соединен валом через сальниковое уплотнение с погружным насосом. Входное отверстие насоса сообщено с водоводом, выходное - с полостью насосно-компрессорных труб. Колонна НКТ, перфорированная в нижней части, проходит с возможностью скольжения сквозь пакер и упирается в забой. В верхней части НКТ имеется разъемное подвижное соединение типа плунжер-цилиндр.
Недостатками известной конструкции является наличие сальникового уплотнения, которое быстро изнашивается и рассчитано на низкие давления; недостаточная надежность из-за отсутствия центрирования в осевом и радиальном направлении; выполнение соединений подвижными, что не обеспечивает достаточной герметичности установки.
Известна также установка для закачки жидкости в пласт, содержащая устьевую арматуру, центробежный насос, электродвигатель, колонну НКТ, обратный клапан, установленный на конце центробежного насоса, пакер и контейнер [патент RU №92089 U1, МПК E21B 43/20, 2010]. Соединенные неподвижно устьевая арматура, контейнер, колонна НКТ и пакер образуют герметичный канал. Устьевая арматура обеспечивает подвод жидкости в эксплуатационную колонну. При необходимости проведения геофизических измерений установка может быть снабжена измерительным оборудованием с геофизическим кабелем. Кроме того, установка может содержать дополнительный обратный клапан, который устанавливается на колонне НКТ.
К недостаткам данной конструкции относится отсутствие центрирования, что усложняет сборку, применение уплотнений вала двигателя, обладающих недостаточной герметичностью и диапазоном рабочих давлений.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой полезной модели является установка для закачки жидкости в пласт, содержащая устьевую арматуру, наземный электродвигатель, установленный на верхней площадке рамы, узел подвода, вал которого соединен с валом электродвигателя, погружной центробежный насос, колонну насосно-компрессорных труб (НКТ), соединенную с центробежным насосом посредством разделителя колонн в виде подвижного соединения полый плунжер - цилиндр, обратный клапан, расположенный ниже подвижного соединения, трубку, сообщающую полость колонны НКТ с датчиком давления, устройство для доставки геофизического прибора в полость колонны НКТ, пакер и гидравлический якорь, смонтированный на верхнем конце колонны НКТ. Запорный орган обратного клапана выполнен в виде подпружиненной поворотной заслонки, а на верхнем конце колонны НКТ смонтирован гидравлический якорь [патент RU №58173 U1 МПК E21B 43/20, 2006].
Недостатками данной конструкции является низкая герметичность соединения электродвигателя и насоса, ограничивающая входные давления на насос.
Задачей, на решение которой направленf заявленная полезная модель, является обеспечение высокого давления на входе в установку, герметичности, долговечности и надежности конструкции.
Указанный технический результат достигается тем, что в установке для закачки жидкости в пласт, содержащей наземный электродвигатель, установленный на верхней площадке рамы, узел подвода, вал которого соединен с валом электродвигателя, погружной центробежный насос, колонну насосно-компрессорных труб (НКТ), соединенную с центробежным насосом посредством разделителя колонн, гидравлический якорь, смонтированный на верхнем конце колонны НКТ, обратный клапан и пакер, согласно полезной модели, вал узла подвода соединен с валом электродвигателя посредством магнитной муфты, ниже которой на валу узла подвода установлен магнитный сепаратор, обратный клапан смонтирован на выходе центробежного насоса, на колонне НКТ выше разделителя колонн размещен переводник центратор, при этом колонна НКТ оснащена дополнительным разделителем колонн с гидравлическим якорем, расположенными над переводником центратором.
Для регулировки радиального положения электродвигателя верхняя площадка рамы снабжена подвижными упорами.
Для демонтажа насоса без стравливания давления в колоннах НКТ установка может быть оснащена, также как и в прототипе, обратным клапаном, смонтированным ниже соединения центробежного насоса с НТК.
Применение магнитной муфты для соединения валов обеспечивает подачу жидкости на вход установки под высоким давлением благодаря абсолютной герметичности узла подвода со стороны двигателя и сохранению в процессе работы соосности валов электродвигателя и узла подвода, предохраняет установку от поломки при заклинивании валов узла подвода или насоса, что повышает ее долговечность и надежность. Магнитный сепаратор защищает магнитную муфту от попаданий металлических включений из перекачиваемого продукта.
Установка обратного клапана на выходе насоса предотвращает обратный ход жидкости в насос. Наличие переводника центратора обеспечивает центрирование оборудования в радиальном направлении при сборке оборудования и колонны НКТ. Дополнительный разделитель колонн предназначен для аварийного отсоединения насоса от колонны НКТ в случае необходимости изъятия установки из эксплуатационной колонны, а расположенный под ним гидравлический якорь позволяет разгрузить установку от нагрузки (веса) оборудования, погруженного в колонну, при аварийном отсоединении.
На фиг. 1 представлен общий вид предлагаемой установки в сборе.
Установка для закачки жидкости в пласт содержит электродвигатель 1, установленный на верхней площадке рамы 2, снабженной регулируемыми упорами 3, посредством которых при монтаже достигается соосность электродвигателя 1 с установкой. Рама 2 закреплена на узле подвода 4, содержащим перфорированные опоры 5 и входной патрубок 6. Вал электродвигателя 1 соединен с валом узла подвода 4 через установленную на нижней площадке рамы 2 магнитную муфту 7, ниже которой на валу узла подвода 4 размещен магнитный сепаратор 8. Узел подвода 4 герметично установлен на эксплуатационной колонне 9. К узлу подвода 4 герметично прикреплен погружной центробежный насос 10, на который через муфту 11 передается вращения с электродвигателя 1. Насос 10 установлен в эксплуатационной колонне 9 и образует кольцевой зазор с внутренней поверхностью ее стенок. На выходе насоса 10 смонтирован клапан обратный 12. Центробежный насос 10 соединен с колонной НКТ 17 посредством разделителя колонн 16, представляющего собой полый поршень с цилиндром и соединенного с якорем гидравлическим 18. Над разделителем колонн 16 расположен переводник центратор 15, препятствующий радиальному смещению установки при ее размещении в колонне. Колонна НКТ 17 дополнительно оснащена аварийным разделителем колонн 13 в виде подвижного соединения полый плунжер-цилиндр, расположенным над переводником центратором 15 и закрепленным в якоре гидравлическом 14. Применение такого соединения обеспечивает аварийное отсоединение насоса от колонны НКТ 17, что повышает надежность установки. К выходу якоря гидравлического 18 крепятся колонны НКТ, зафиксированные в пакере 19.
Установка для закачки жидкости работает следующим образом.
Во входной патрубок 6 узла подвода 4 под начальным высоким давлением подается закачиваемая жидкость, которая поступает через перфорированные опоры 5 в центробежный насос 10, открывает обратный клапан 12, и проходит через разделитель колонн 13, якорь гидравлический 14, переводник центратор 15, разделитель колонн 16, якорь гидравлический 18 и закачивается в пласт по колонне НКТ 17, закрепленной в пакере 19. После заполнения установки жидкостью происходит включение электродвигателя 1, укрепленного на верхней площадке рамы 2, вращение последовательно передается на вал узла подвода 4 через магнитную муфту 7 и затем через муфту 11 на вал насоса 10. После прохождения через насос 10 давление закачиваемой жидкости значительно повышается. В случае возникновения аварийной ситуации, например, завала погружного оборудования, происходит разъединение аварийного разделителя колонн 13, что позволяет беспрепятственно извлечь насос из эксплуатационной колонны.
Таким образом, предлагаемая конструкция является более технологичной за счет герметичности узла подвода со стороны двигателя, обеспечивает соосность валов установки, что гарантирует надежную работу установки при высоких входных давлениях, отличается простотой при сборке, и повышает надежность при возникновении аварийных ситуаций за счет наличия дополнительного якоря и разделителя колонн аварийного.