УСТАНОВКА ПОГРУЖНОГО НАСОСА ДЛЯ ПЕРЕКАЧКИ СКВАЖИННОЙ ЖИДКОСТИ

Полезная модель относится к погружным нефтедобывающим насосным установкам с приводом от герметичного погружного электродвигателя для перекачивания скважинной жидкости, в частности, к узлам передачи крутящего момента с магнитной муфтой.
Из описания патента US №6863124, E21B 43/00, 166/64, опубл. 17.07.2003, известна установка погружного насоса с узлом передачи крутящего момента, включающим магнитную муфту, состоящую из внешней и внутренней полумуфт с постоянными магнитами, прикрепленными к ротору двигателя и к ротору насоса соответственно, с защитным экраном между ними, выполненным из немагнитного непроводящего материала, и промежуточной подшипниковой опоры, имеющей три промежуточных подшипника, концентричных друг другу и размещенных в одном и том же осевом положении. Поверхности сопряжения подшипников располагаются в узком зазоре между защитным экраном и магнитами. Зазор между внешней полумуфтой и защитным экраном, изолирующий от окружающей среды внутреннюю полость двигателя, заполнен маслом двигателя. Зазор между защитным экраном и внутренней полумуфтой заполняется скважинной жидкостью во время работы установки.
При эксплуатации в полость между внутренней полумуфтой и защитным экраном вместе со скважинной жидкостью могут попасть механические примеси. Поскольку зазоры в магнитной муфте очень маленькие, то наличие даже незначительной концентрации механических примесей приведет к быстрому засорению полости и дальнейшему перерезанию защитного экрана.
Наиболее близкой к заявляемой является установка погружного насоса для перекачки скважинной жидкости, включающая электродвигатель, связанный с насосом узлом передачи крутящего момента в виде магнитной муфты, состоящей из внутренней и внешней полумуфт с постоянными магнитами, защитного экрана между ними и промежуточной подшипниковой опоры, и снабженным устройством охлаждения магнитной муфты в виде сепаратора или пакета насосных ступеней (патент РФ на изобретение №2681045, опубл. 01.03.2019). Внутренняя полумуфта закреплена на валу электродвигателя и является ведущей, а внешняя полумуфта соединена с валом насоса и является ведомой. Муфта окружена корпусом, который опирается на головку электродвигателя. Устройство охлаждения обеспечивает прокачку скважинной жидкости либо сепарированной из нее воды по зазору между защитным экраном и внутренней полумуфтой.
Однако в описанном устройстве также существует вероятность засорения полости между защитным экраном и внутренней полумуфтой из-за присутствия в скважинной жидкости механических примесей, что ограничивает срок службы и надежности установки.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является повышение надежности установки и увеличение срока ее эксплуатации.
Указанный технический результат достигается тем, что в установке погружного насоса для перекачки скважинной жидкости, включающей электродвигатель, связанный с насосом узлом передачи крутящего момента в виде магнитной муфты, состоящей из корпуса, опертого на головку электродвигателя, внутренней ведущей и внешней ведомой полумуфт с постоянными магнитами, закрепленных на валу электродвигателя и валу насоса, соответственно, защитной оболочки между упомянутыми полумуфтами, согласно полезной модели в головке электродвигателя выполнена полость, предназначенная для накопления механических примесей из скважинной жидкости.
В предпочтительном варианте исполнения полость в головке электродвигателя может быть выполнена кольцевой формы, при этом ее внешняя стенка совмещают с внутренней стенкой корпуса магнитной муфты.
Благодаря полости в головке электродвигателя тяжелые частицы будут отделяться от потока, оседать в области, в которой нет вращающихся элементов. Это позволит избежать засорения узких каналов магнитной муфты и, как следствие, увеличить ее срок службы.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена схема установки с узлом передачи крутящего момента, на фиг. 2 - общий вид узла передачи крутящего момента, на фиг. 3 и 4 -варианты исполнения узла.
Установка погружного насоса содержит погружной электродвигатель 1 и добывающий насос 2 с входным модулем 3, соединенные друг с другом посредством узла с магнитной муфтой 4 (фиг. 1).
Узел передачи крутящего момента для погружной установки содержит магнитную муфту 4, в состав которой входит внутренняя полумуфта 5, связанная с валом 6 электродвигателя 1, внешняя полумуфта 7, связанная с валом 8 добывающего насоса и установленный между полумуфтами 4,7 разделяющий защитный экран 9 (фиг. 2). На полумуфтах 5 и 7 закреплены постоянные магниты 10. Муфта размещена внутри корпуса 11, опертого на головку 12 электродвигателя 1. В головке 12 погружного электродвигателя 1 по периферии выполнен вырез, который образует полость 13, предназначенную для накапливания механических примесей. При этом предпочтительно, чтобы форма полости 13 была кольцевой, а ее внешняя стенка совмещена с внутренней стенкой корпуса 11. Возможно также выполнение полости 13 конусообразной, в виде набора отверстий или отдельных кармашков. В любом из этих вариантов следует стремиться к максимальному сближению внешней стенки полости 13 с внутренней стенкой корпуса 11 во избежание «мертвых» зон оседания механических примесей.
При перекачке скважинной жидкости с высоким содержанием механических примесей возможно переполнение полости 13, во избежание этого в некоторых вариантах исполнения, в нижней части полости 13 дополнительно выполняют сквозные отводные отверстия 14 для сброса механических примесей в пространство между корпусом муфты и обсадной колонной скважины (фиг. 3, 4).
Другим альтернативным вариантом исполнения является отказ от циркуляции скважинной жидкости по зазорам между корпусом 11, внешней полумуфтой 7 и защитным экраном 9 в пользу непрерывного нагнетания потока скважинной жидкости сразу в два зазора: между корпусом 11 и внешней стенкой внешней полумуфты 7, а также между защитным экраном 9 и внутренней стенкой внешней полумуфты 7 с последующим его выпуском через отверстия 14 полости 13 в затрубное пространство скважины. Для реализации такого движения потока на горизонтальном участке внешней полумуфты 7 сформированы дополнительные отверстия 15 (фиг. 4).
Данный вариант используется в скважинах с высоким КВЧ.
Установка работает следующим образом.
При включении электродвигателя 1 связанная с валом 6 электродвигателя 1 внутренняя полумуфта 5 приводится во вращение. Постоянные магниты, закрепленные на внутренней полумуфте 5, создают вращающееся магнитное поле, взаимодействующее с постоянными магнитами, расположенными на внешней полумуфте 7. При этом внешняя полумуфта 7, связанная с валом 8 добывающего насоса 2, вовлекается во вращательное движение. Таким образом, осуществляется передача крутящего момента с внутренней полумуфты 5 на внешнюю 7 без механического контакта между ними, в результате насос 2 приводится в действие и начинает качать скважинную жидкость. Область магнитной муфты, ограниченная корпусом 11, внешней полумуфтой 7 и защитным экраном 9, заполняется скважинной жидкостью.
Поступающая в муфту скважинная жидкость, содержащая механические примеси, течет по кольцевому зазору, образованному между внешней полумуфтой 7 и корпусом 11. Во время прохождения этого зазора частицы механических примесей под действием силы тяжести отделяются от основного потока и оседают в полость 13 для накапливания механических примесей. В результате после разворота в кольцевой зазор между защитным экраном 9 и внутренней полумуфтой 5 поток попадает освобожденным от механических примесей, что предохраняет защитный экран от истирания.
При наличии в полости 13 сквозных отверстий 14 часть потока вместе с тяжелыми механическими примесями будет выходить через них в затрубное пространство, что позволит избежать переполнения полости 13.
В альтернативном варианте узла передачи крутящего момента скважинная жидкость не циркулирует по замкнутому контуру (фиг. 4), а разделяется на два потока. Первый из потоков движется между корпусом 11 и внешней стенкой внешней полумуфты 7, а второй проходит через отверстие 15 во внешней полумуфте 7 и движется между защитным экраном 9 и внутренней стенкой внешней полумуфты 7. После прохождения внешней полумуфты 7 потоки объединяются и вместе попадают в полость 13, откуда выходят через отверстия 15 в затрубное пространство.
Таким образом, использование магнитной муфты перевернутого типа в совокупности с формированием полости в головке электродвигателя позволяет добиться увеличения надежности и повышения долговечности работы узла передачи крутящего момента и установки в целом.