×
10.02.2014
216.012.9f2e

НАСОСНАЯ УСТАНОВКА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002506458
Дата охранного документа
10.02.2014
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области насосостроения и может быть использовано в скважинных насосных установках для добычи нефти, воды и других жидкостей из скважин. Установка содержит плунжерный насос с возвратно-поступательным движением плунжера за счет продольной упругой деформации полого штока с наполнителем, верхний конец которого закреплен на устье скважины. Цилиндр закреплен с помощью накера на обсадной колонне. Наполнитель выполнен в виде груза, подвешенного на канате, а возвратно-поступательные движения плунжера осуществляются за счет подъема и опускания груза на дно штока. Повышается напор и обеспечивается работоспособность насосных установок при значительном содержании газа в скважинной жидкости. 3 ил.
Основные результаты: Насосная установка, содержащая плунжерный насос с возвратно-поступательным движением плунжера за счет продольной упругой деформации полого штока с наполнителем, верхний конец которого закреплен на устье скважины, а цилиндр закреплен с помощью пакера на обсадной колонне, отличающаяся тем, что наполнитель выполнен в виде груза, подвешенного на канате, а возвратно-поступательные движения плунжера осуществляются за счет подъема и опускания груза на дно штока.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к скважинным насосным установкам и может использоваться для добычи нефти, воды и других жидкостей из скважин.

Известна установка глубинного штангового насоса по книге Богданов А.А. Погружные центробежные электронасосы для добычи нефти (расчет и конструкция). Издательство «НЕДРА», Москва 1968 г., стр.29-30. Основной недостаток этой насосной установки, кроме прочих, заключается в ограниченной высоте подъема жидкости, не более 2000 м, а также в том, что при откачке газожидкостной смеси установка не может обеспечить необходимую степень сжатия газа для открытия обратного клапана. В связи с этим установка не способна работать при повышенном содержании газа в скважинной жидкости.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является насосная установка, известная по патенту на изобретение RU 2378534 C1, МПК7 F04B 47/08 от 10.01.2010 г., содержащая плунжерный насос, цилиндр и мембранно-клапанная система которого неподвижно закреплены с помощью пакера к обсадной колонне, а шток плунжера выполнен в; виде трубы с наполнителем, верхний конец которого крепится к устью скважины, при этом возвратно-поступательные движения плунжера совершаются за счет продольной упругой деформации штока, вызванной циклическим изменением давления наполнителя.

Основной недостаток этой установки, заключается в том, что продольная упругая деформация штока, осуществляется циклическим изменением давления наполнителя, который давит не только на дно штока, но и на стенки. При этом шток испытывает напряженное состояние не только от давления наполнителя, но и от собственного веса и веса наполнителя. Поэтому при откачке жидкости с большой глубины напряжения в штоке могут превысить предел усталости материала и вывести шток из строя.

Дополнительным недостатком является то, что плунжер вытесняет перекачиваемую жидкость в скважину посредством мембранно-клапанной системы. При вытеснении перекачиваемой жидкости мембрана имеет возможность продавливаться в выпускные отверстия и разрушаться. Поэтому напор насосной установки ограничен также прочностью мембраны.

Задачей изобретения является получение технического результата, выражающегося в повышении напора и в обеспечении работоспособности насосных установок при значительном содержании газа в скважинной жидкости.

Указанная задача в насосной установке, содержащей плунжерный насос с возвратно-поступательным движением плунжера за счет продольной упругой деформации полого штока с наполнителем, верхний конец которого закреплен на устье скважины, а цилиндр закреплен с помощью пакера на обсадной колонне, решается тем, что наполнитель выполнен в виде груза, подвешенного на канате, а возвратно-поступательные движения плунжера осуществляются за счет подъема и опускания груза на дно штока.

Проведенный научно-технический анализ предложения и уровня техники свидетельствует о том, что предлагаемое техническое решение для специалиста не следует явным образом из уровня техники, при этом признаки изложенной совокупности взаимосвязаны, находятся в причинно-следственной связи с ожидаемым результатом и являются необходимыми и достаточными для его получения.

Изобретение поясняется чертежами, где:

на фиг.1 изображена насосная установка в разрезе, смонтированная в скважину;

на фиг.2 изображен фрагмент насосной установки в разрезе в процессе вытеснения перекачиваемой жидкости из цилиндра в скважину выше пакера;

на фиг.3 изображен фрагмент насосной установки в разрезе в процессе всасывания перекачиваемой жидкости в цилиндр из скважины ниже пакера.

Насосная установка, представленная на фиг.1 содержит плунжерный насос, цилиндр 1 которого закреплен с помощью пакера 2 на обсадной колонне 3. Как вариант цилиндр 1 может быть установлен в насосно-компрессорные трубы (не показано). Верхний конец штока 4 плунжера 5 установлен на устье скважины 6. Шток 4, выполнен в виде набора труб, выполненных из материала с низким модулем упругости, например из сплава алюминия. В шток установлен груз 7, подвешенный на канате 8. Верхний конец каната 8 прикреплен к грузоподъемному устройству (не показано).

Плунжер 5 выполнен полым и крепится к нижнему концу штока 4 с помощью муфты 9. Его верхний конец снабжен выпускными каналами 10, а нижний - впускным клапаном 11, ограничивающим сверху рабочий объем цилиндра 1. Цилиндр 1 снабжен впускным клапаном 12, ограничивающим его рабочий объем снизу.

Работает установка следующим образом: груз 7 с помощью каната 8 приподнимается грузоподъемным устройством, например барабанной лебедкой (не показано) над дном штока 4 на высоту L. Затем груз 7 опускается (падает) на дно штока 4. Шток 4 вытягивается под действием силы тяжести груза 7 и силы инерции.

Величина деформации штока может быть определена приблизительно из уравнения баланса энергии

где m - масса груза, кг;

v - скорость падения груза, м/с;

g - ускорение свободного падения, м/с2;

x - величина деформации штока (ход плунжера 5), м;

к - жесткость штока 4, Н/м;

H - напор насоса, м;

ρ - плотность перекачиваемой жидкости, кг/м3;

V - объем перекачиваемой жидкости за один цикл, м/;

hw - потери энергии, Дж.

Из уравнения 1.1 ход плунжера составит

где S - площадь плунжера, м2.

Плунжер 5 заглубляется в цилиндр 1 до соприкосновения с впускным клапаном 12 цилиндра 1 (см. фиг.2) и вытесняет газожидкостную смесь из цилиндра 1 в скважину.

Так как нерабочий объем Б цилиндра 1 незначителен, то газожидкостная смесь (показана стрелками), находящаяся в цилиндре 1 (между впускными клапанами плунжера и цилиндра) почти полностью вытесняется плунжером 5 через клапан 11, полость плунжера 5 и каналы 10 (см. фиг.1) в скважину над пакером 2 и далее через патрубки 13 на поверхность. При этом степень сжатия газожидкостной смеси из-за незначительного нерабочего объема Б (см. фиг.2) достигает величины, обеспечивающей выравнивание давления газожидкостной смеси с давлением перекачиваемой жидкости, соответствующей напору насосной установки. Это создает условие для открытия впускного клапана 11 штока 5 и откачивания газожидкостной смеси.

После вытеснения газожидкостной смеси из цилиндра 1 в скважину грузоподъемное устройство (не показано) возвращает груз 7 в исходное положение. За счет энергии упругих деформаций шток 4 укорачивается и плунжер 5 возвращается в исходное положение, создавая разрежение в рабочей полости цилиндра 1. Впускной клапан 12 цилиндра 1 открывается и газожидкостная смесь (показана стрелками на фиг.3) заполняет рабочую полость цилиндра 1 вновь. Цикл повторяется.

Для более эффективной работы насосной установки груз должен подниматься и опускаться в такт колебания штока с грузом, т.е. число опусканий груза должно быть равно или меньше собственной частоты колебательной системы в целое число раз.

Чтобы обеспечить подачу жидкости 200 м3/сут при напоре 3000 м насосная установка должна иметь следующие параметры:

- шток должен быть изготовлен из труб диаметром 75 мм и толщиной стенки 2,5 мм. Материал труб - алюминиевый сплав Д16 с пределом текучести 285 МПа и модулем упругости 72 ГПа;

- длина штока 3000 мм;

- жесткость штока 13666 Н/м;

- площадь плунжера 0,0044177 м2;

- плотность перекачиваемой жидкости 980 кг/м3;

- масса груза 2605 кг;

- высота подъема груза 10 м;

- скорость падения груза 12,8 м/с;

- ход плунжера 1,857 м;

- подача жидкости за один цикл 0,00821 м3;

- собственная частота колебания системы 0,282 с-1

- число колебаний в минуту 17

При этом суммарные растягивающие напряжения в штоке от собственного веса с грузом и деформации составляют не более 182 МПа, т.е в 1,57 раз меньше предела текучести материала штока.

Таким образом, изобретение позволяет получить технический результат, выражающийся в повышении напора и обеспечении работоспособности насосных установок при значительном содержании газа в скважинной жидкости.

Насосная установка, содержащая плунжерный насос с возвратно-поступательным движением плунжера за счет продольной упругой деформации полого штока с наполнителем, верхний конец которого закреплен на устье скважины, а цилиндр закреплен с помощью пакера на обсадной колонне, отличающаяся тем, что наполнитель выполнен в виде груза, подвешенного на канате, а возвратно-поступательные движения плунжера осуществляются за счет подъема и опускания груза на дно штока.
НАСОСНАЯ УСТАНОВКА
НАСОСНАЯ УСТАНОВКА
НАСОСНАЯ УСТАНОВКА
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 18.
10.02.2013
№216.012.240b

Насосная установка

Изобретение относится к насосостроению и может быть использовано для добычи нефти, воды и др. жидкостей из скважин. Установка содержит центробежный насос 1 с кожухом 4. Кожух 4 соединяет эжекторную систему 2 с сепаратором 7 газа и твердых частиц. Полость кожуха 4 со стороны входа в насос 1...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474729
Дата охранного документа: 10.02.2013
20.05.2013
№216.012.417b

Ступень центробежного многоступенчатого насоса открытого типа

Изобретение относится к насосостроению и касается конструкции ступени центробежного многоступенчатого насоса открытого типа для добычи жидкостей из скважин. Ступень содержит рабочее колесо и направляющий аппарат. Со стороны открытых кромок лопастей рабочего колеса на направляющем аппарате...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482333
Дата охранного документа: 20.05.2013
20.09.2013
№216.012.6c87

Гидроприводная насосная установка

Изобретение относится к области насосостроения и может быть использовано для добычи нефти, воды и других жидкостей из скважин. Основной насос 1 выполнен в виде бесштокового гидроцилиндра 8 со сдвоенным поршнем 9, заполненным уплотнителем 10, и содержит упругий элемент 11 для сжатия уплотнителя...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493434
Дата охранного документа: 20.09.2013
10.02.2014
№216.012.9f2a

Насосная установка

Изобретение относится к области насосостроения и может быть использовано в скважинных насосных установках для добычи нефти, воды и других жидкостей из скважин. Наполнитель выполнен твердотельным, верхний конец которого прикреплен к грузоподъемному устройству, а нижний конец прикреплен к нижнему...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002506454
Дата охранного документа: 10.02.2014
20.05.2014
№216.012.c30e

Насосная установка

Изобретение относится к скважинным насосным установкам и может быть использовано при добыче нефти, воды и других жидкостей из скважины. Установка содержит привод, плунжерный насос с возвратно-поступательным движением плунжера за счет продольной упругой деформации полого штока. Верхний конец...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515693
Дата охранного документа: 20.05.2014
10.10.2014
№216.012.fd85

Центробежный газосепаратор

Изобретение относится к газосепараторам и может использоваться в составе погружных центробежных насосов для добычи нефти, воды и других жидкостей из скважин. Технический результат заключается в повышении эффективности сепарации жидкости и газа. Центробежный газосепаратор содержит корпус,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530747
Дата охранного документа: 10.10.2014
20.06.2015
№216.013.571e

Насос центробежный модульный

Изобретение относится к насосам центробежным модульным для добычи нефти, воды и других жидкостей из скважин. Насос содержит насосные модули (1, 2) с соединительными деталями. Детали снабжены муфтой (11) и выполнены в виде вилок (6, 7), которые снабжены наружными кольцевыми проточками под...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002553832
Дата охранного документа: 20.06.2015
10.08.2015
№216.013.696e

Клапан обратный

Изобретение направлено на получение технического результата, выражающегося в повышении энергоэффективности погружного насосного оборудования. Указанный технический результат достигается тем, что в клапане обратном, содержащем корпус, запорный элемент и седло, сжатая пружина расположена поперек...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002558543
Дата охранного документа: 10.08.2015
25.08.2017
№217.015.9b8e

Радиально-плунжерный насос

Изобретение относится к области насосостроения и может быть использовано в качестве вспомогательного насоса в составе гидроприводных погружных скважинных установок для добычи нефти. Радиально-плунжерный насос содержит корпус с кулачковым кольцом, внутри которого установлен приводной вал с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002610333
Дата охранного документа: 09.02.2017
25.08.2017
№217.015.bc5c

Протектолайзер

Изобретение относится к устройствам для крепления электрического кабеля к модулям погружных насосных установок. Технический результат - упрощение конструкции, повышение надежности защиты кабеля и снижение трудоемкости монтажа. Протектолайзер содержит скобу, согнутую из упругой пластины для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616014
Дата охранного документа: 12.04.2017
Показаны записи 1-10 из 18.
10.02.2013
№216.012.240b

Насосная установка

Изобретение относится к насосостроению и может быть использовано для добычи нефти, воды и др. жидкостей из скважин. Установка содержит центробежный насос 1 с кожухом 4. Кожух 4 соединяет эжекторную систему 2 с сепаратором 7 газа и твердых частиц. Полость кожуха 4 со стороны входа в насос 1...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474729
Дата охранного документа: 10.02.2013
20.05.2013
№216.012.417b

Ступень центробежного многоступенчатого насоса открытого типа

Изобретение относится к насосостроению и касается конструкции ступени центробежного многоступенчатого насоса открытого типа для добычи жидкостей из скважин. Ступень содержит рабочее колесо и направляющий аппарат. Со стороны открытых кромок лопастей рабочего колеса на направляющем аппарате...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482333
Дата охранного документа: 20.05.2013
20.09.2013
№216.012.6c87

Гидроприводная насосная установка

Изобретение относится к области насосостроения и может быть использовано для добычи нефти, воды и других жидкостей из скважин. Основной насос 1 выполнен в виде бесштокового гидроцилиндра 8 со сдвоенным поршнем 9, заполненным уплотнителем 10, и содержит упругий элемент 11 для сжатия уплотнителя...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493434
Дата охранного документа: 20.09.2013
10.02.2014
№216.012.9f2a

Насосная установка

Изобретение относится к области насосостроения и может быть использовано в скважинных насосных установках для добычи нефти, воды и других жидкостей из скважин. Наполнитель выполнен твердотельным, верхний конец которого прикреплен к грузоподъемному устройству, а нижний конец прикреплен к нижнему...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002506454
Дата охранного документа: 10.02.2014
20.05.2014
№216.012.c30e

Насосная установка

Изобретение относится к скважинным насосным установкам и может быть использовано при добыче нефти, воды и других жидкостей из скважины. Установка содержит привод, плунжерный насос с возвратно-поступательным движением плунжера за счет продольной упругой деформации полого штока. Верхний конец...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515693
Дата охранного документа: 20.05.2014
10.10.2014
№216.012.fd85

Центробежный газосепаратор

Изобретение относится к газосепараторам и может использоваться в составе погружных центробежных насосов для добычи нефти, воды и других жидкостей из скважин. Технический результат заключается в повышении эффективности сепарации жидкости и газа. Центробежный газосепаратор содержит корпус,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530747
Дата охранного документа: 10.10.2014
20.06.2015
№216.013.571e

Насос центробежный модульный

Изобретение относится к насосам центробежным модульным для добычи нефти, воды и других жидкостей из скважин. Насос содержит насосные модули (1, 2) с соединительными деталями. Детали снабжены муфтой (11) и выполнены в виде вилок (6, 7), которые снабжены наружными кольцевыми проточками под...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002553832
Дата охранного документа: 20.06.2015
10.08.2015
№216.013.696e

Клапан обратный

Изобретение направлено на получение технического результата, выражающегося в повышении энергоэффективности погружного насосного оборудования. Указанный технический результат достигается тем, что в клапане обратном, содержащем корпус, запорный элемент и седло, сжатая пружина расположена поперек...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002558543
Дата охранного документа: 10.08.2015
25.08.2017
№217.015.9b8e

Радиально-плунжерный насос

Изобретение относится к области насосостроения и может быть использовано в качестве вспомогательного насоса в составе гидроприводных погружных скважинных установок для добычи нефти. Радиально-плунжерный насос содержит корпус с кулачковым кольцом, внутри которого установлен приводной вал с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002610333
Дата охранного документа: 09.02.2017
25.08.2017
№217.015.bc5c

Протектолайзер

Изобретение относится к устройствам для крепления электрического кабеля к модулям погружных насосных установок. Технический результат - упрощение конструкции, повышение надежности защиты кабеля и снижение трудоемкости монтажа. Протектолайзер содержит скобу, согнутую из упругой пластины для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616014
Дата охранного документа: 12.04.2017
+ добавить свой РИД