ПОГРУЖНАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА
SUBMERSIBLE PUMPING UNIT

Изобретение относится к нефтепромысловому оборудованию и предназначено для насосной добычи пластовой жидкости из скважин с ограничениями по диаметру.
Известна погружная насосная установка, включающая грузонесущий кабель погружной электродвигатель, гидрозащиту, электроцентробежный насос и пакер [US №4928771, Е21В 43/00, 1990].
Недостатком погружной насосной установки является то, что при ее работе откачиваемая пластовая жидкость оказывает высокое давление на обсадную колонну, что может интенсифицировать коррозию, износ и разрушение последней.
Известна погружная насосная установка, спускаемая в обсадную колонну внутри дополнительной колонны и содержащая последовательно соединенные грузонесущий кабель, грузонесущую муфту, погружной электродвигатель, гидрозащиту, выкидной модуль, электроцентробежный насос, всасывающий канал с обратным клапаном, уплотнители на электроцентробежном насосе и дополнительной колонне [А.с. СССР №408054, F04D 13/10, 1972]. Наряду с ней известна погружная насосная установка, спускаемая в обсадную колонну внутри дополнительной колонны и включающая грузонесущий кабель, компенсатор с размещенными в нем токопроводящими жилами, погружной электродвигатель, гидрозащиту, выкидной модуль, электроцентробежный насос, всасывающий канал, обратный клапан и уплотнитель [патент №2613542 РФ, F04D 13/10, 2017].
Общий недостаток упомянутых погружных насосных установок заключается в проблематичности их спуска в наклонные и горизонтальные скважины без специализированного оборудования, что ограничивает их технические возможности. Кроме того, эти погружные насосные установки характеризуются повышенной металлоемкостью, поскольку применяются вместе с дополнительной колонной.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой является погружная насосная установка, спускаемая в скважину на насосно-компрессорных трубах и состоящая из насоса с насаженными на валу рабочими органами, вентильного электродвигателя, имеющего корпус, статор, ротор и вал, шлицевой муфты, соединяющей вышеназванные валы, устройства защиты вентильного электродвигателя от пластовой жидкости и токоподводящего кабеля с отделенными друг от друга плоскими жилами [патент на ПМ №109513 РФ, F04D 13/10, 2011].
Принятая за прототип погружная насосная установка имеет уменьшенный габарит благодаря разнесенным по периметру плоским жилам и осевую жесткость за счет насосно-компрессорных труб, что облегчает ее спуск в боковые стволы скважины и в скважины с техническими ограничениями. Недостатком погружной насосной установки является невысокая надежность из-за наличия отдельного устройства защиты погружного вентильного электродвигателя от пластовой жидкости из-за возможности перегрева и плавления токоподводящего кабеля, проведенного к электродвигателю вдоль насоса.
Изобретение направлено на упрощение конструкции погружной насосной установки, повышение ее надежности и уменьшение габаритного размера.
Указанный технический результат достигается тем, что в погружной насосной установке, спускаемой на насосно-компрессорных трубах и содержащей вентильный электродвигатель, состоящий из корпуса, статора, ротора, вала и устройства защиты от скважинной жидкости, насос, имеющий вал и рабочие органы, и щлицевую муфту, соединяющую упомянутые валы, согласно изобретению, вентильный электродвигатель размещен выше насоса и имеет трубчатый вал с проточным каналом, в стенке шлицевой муфты выполнены отверстия, сообщающие выход насоса с проточным каналом трубчатого вала, который связан с насосно-компрессорными трубами, устройством защиты вентильного электродвигателя от скважинной жидкости служит герметичная тонкостенная оболочка на статоре, при этом в корпусе вентильного электродвигателя выполнено отверстие для сообщения его полости со скважиной.
На чертеже схематично изображена предлагаемая погружная насосная установка, поясняющая суть изобретения.
Погружная насосная установка состоит из подвешенного на насосно-компрессорных трубах 17 вентильного электродвигателя 1, к которому снизу присоединен насос 2. Вентильный электродвигатель 1 содержит корпус 3, статор 4, ротор 5 с постоянными магнитами и трубчатый вал 6, имеющий проточный канал 7 для скважинной жидкости. Статор 4 помещен в тонкостенную герметичную оболочку 8, выполняющую функцию устройства защиты вентильного электродвигателя 1 от скважинной жидкости. Дополнительным средством защиты статора 4 служит компаунд 9, заполняющий тонкостенную герметичную оболочку 8. Полость 10 в вентильном электродвигателе 1 заполнена маслом через технологическое отверстие (не показано). В насосе 2 на валу 11 установлены рабочие органы 12 и осевая опора 13, воспринимающая действующие на вал 11 осевые и радиальные нагрузки. Трубчатый вал 6 вентильного электродвигателя 1 кинематически соединен с валом 11 насоса 2 с помощью шлицевой муфты 14, в стенке которой выполнены наклонные отверстия 15. Отверстия 15 гидравлически сообщают выход 16 насоса 2 с проточным каналом 7 трубчатого вала 6, который, в свою очередь, сообщается с насосно-компрессорными трубами 17. В корпусе 3 вентильного электродвигателя 1 выполнено отверстие 18, служащее для выравнивания давления в его полости 10 с давлением в скважине. В отверстие 18 вмонтирован фильтрующий элемент 19, предупреждающий проникновение механических частиц внутрь вентильного электродвигателя 1 и их последующее попадание в зазор между ротором 5 и статором 4. Трубчатый вал 6 уплотнен со стороны насоса 2 торцовым уплотнением (не показано). Токоподводящий кабель 20 подведен к верхнему торцу вентильного электродвигателя 1, благодаря чему не увеличивается габарит погружной насосной установки и облегчается ее спуск в скважину с ограничениями по диаметру. Для предупреждения засорения рабочих органов 12 насоса 2 механическими примесями к основанию последнего может быть присоединен скважинный фильтр (не показан). Кроме того, на выходе 16 насоса 2 может быть установлен обратный клапан (не показан), предотвращающий осаждение частиц из насосно-компрессорных труб 17 в насос 2 при отключении вентильного электродвигателя 1.
Погружная насосная установка спускается в скважину на насосно-компрессорных трубах 17. При подаче напряжения к вентильному электродвигателю 1 приводится во вращение трубчатый вал 6. Посредством шлицевой муфты 14 вращение от трубчатого вала 6 передается к валу 11 насоса 2. В результате скважинная жидкость засасывается в насос 2, проходит через рабочие органы 12 и оказывается на выходе 16 из него под необходимым напором. Отсюда скважинная жидкость через наклонные отверстия 15 в шлицевой муфте 14 втекает в проточный канал 7 трубчатого вала 6 вентильного электродвигателя 1, пройдя который, попадает в насосно-компрессорные трубы 17 и поднимается на дневную поверхность. При прохождении по трубчатому валу 2 скважинная жидкость забирает тепло у работающего вентильного электродвигателя 1, благодаря чему поддерживается оптимальное температурное состояние его составляющих. Погружная насосная установка обладает высокой надежностью, поскольку защита вентильного электродвигателя от скважинной жидкости обеспечивается размещением статора в тонкостенной герметичной оболочке и заполнением ее компаундом. Верхнее расположение вентильного электродвигателя уменьшает длину используемого токоподводящего кабеля и исключает его нагрев от насоса, что также повышает надежность погружной насосной установки. И, наконец, погружная насосная установка имеет предельно простую конструкцию, поскольку в ней не применяется отдельно устанавливаемое между насосом и вентильным электродвигателем устройство защиты последнего от скважинной жидкости.