Результат интеллектуальной деятельности: ПОГРУЖНАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА

Изобретение относятся к погружному насосному оборудованию и может быть использовано для добычи пластовой жидкости из скважин, осложненных выносом частиц породы.

Известна погружная насосная установка, включающая колонну насосно-компрессорных труб (НКТ) с регулируемым и обратным клапанами внизу, электроцентробежный насос (ЭЦН), входной модуль, гидрозащиту, электродвигатель, кожух, герметично зафиксированный на колонне НКТ выше регулируемого клапана, и хвостовик с фильтром, прикрепленный к кожуху (Пат. №2415253 РФ, Е21В 43/00, 2011).

Недостатком погружной насосной установки являются увеличенные весогабаритные характеристики из-за наличия кожуха, обеспечивающего противоток жидкости при регенерации скважинного фильтра, что усложняет выполнение спускоподъемных операций.

Известна погружная насосная установка, включающая ЭЦН, входной модуль, гидрозащиту, электродвигатель, шток со спиралевидной щеткой, установленный внутри щелевого фильтра, охваченного снизу уплотнительным элементом, и контейнер с входными отверстиями вверху, присоединенный к щелевому фильтру (Пат. на ПМ №137065 РФ, Е21В 43/08, 2014).

Недостаток погружной насосной установки состоит в сложности очистки щелевого фильтра, предусматривающей отключение установки, глушение скважины, демонтаж устьевой арматуры и перемещение установки вверх и вниз относительно щелевого фильтра, при котором спиралевидная щетка счищает с его поверхности частицы, которые под собственным весом оседают в контейнер.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой является погружная насосная установка, содержащая установленные сверху вниз ЭЦН, верхний входной модуль, верхнюю гидрозащиту, двухсторонний электродвигатель, нижнюю гидрозащиту, нижний входной модуль, ЭЦН перевернутого типа, хвостовик и щелевой фильтр с нижней крышкой и опоясывающим его вверху уплотнительным элементом (Пат. на ПМ №132836 РФ, Е21В 43/14, 2013).

Недостатком принятой за прототип погружной насосной установки является вероятность необратимой закупорки щелевого фильтра в скважинах с высоким содержанием примесей и невозможность восстановления его пропускной способности без извлечения из скважины.

Задачей настоящего изобретения является повышение надежности и ресурса работы погружной насосной установки за счет непрерывной очистки входящего в ее состав щелевого фильтра.

Указанный технический результат достигается тем, что в погружной насосной установке, включающей установленные сверху вниз электроцентробежный насос, верхний входной модуль, верхнюю гидрозащиту, двухсторонний электродвигатель, нижнюю гидрозащиту, нижний входной модуль, электроцентробежный насос перевернутого типа, хвостовик, щелевой фильтр с нижней крышкой и наружным уплотнительным элементом, согласно изобретению между хвостовиком и щелевым фильтром расположен гидропривод, представляющий собой корпус с лопастью на ведущем валу и выходными отверстиями ниже лопасти, и редуктор, а щелевой фильтр оснащен ведомым валом с насаженной щеткой, имеет входные отверстия в нижней крышке и снизу охвачен уплотнительным элементом.

К щелевому фильтру может быть присоединен контейнер с входными отверстиями вверху.

На чертеже схематично изображена предлагаемая погружная насосная установка в скважине.

Погружная насосная установка содержит последовательно установленные сверху вниз электроцентробежный насос (ЭЦН) 1, верхний входной модуль 2, верхнюю гидрозащиту 3, двухсторонний электродвигатель 4, нижнюю гидрозащиту 5, нижний входной модуль 6, ЭЦН перевернутого типа 7 и хвостовик 8. У ЭЦН перевернутого типа 7 подача и напор кратно меньше, чем у ЭЦН 1. К хвостовику 8 присоединен гидропривод 9, представляющий собой корпус 10 с ведущим валом 11, охваченным лопастью 12. В корпусе 10 выполнены выходные отверстия 13 ниже лопасти 12. Ведущий вал 11 гидропривода 9 соединен с редуктором 14, который установлен над щелевым фильтром 15. Редуктор 14 передает вращение от ведущего вала 11 к ведомому валу 16, уложенному в подшипниках (не показано) верхней 17 и нижней 18 крышек щелевого фильтра 15. В нижней крышке 18 выполнены входные отверстия 19. На ведомый вал 16 надета щетка 20, например, в форме рейки, соприкасающаяся с внутренней поверхностью щелевого фильтра 15. На ведомом валу 16 могут быть дискретно размещены бойки (не показано), ударяющиеся при вращении о щелевой фильтр 15, в результате чего происходит отделение частиц от его поверхности. К нижней крышке 18 щелевого фильтра 15 присоединен контейнер 21, имеющий входные отверстия 22 вверху. Щелевой фильтр 15 охвачен внизу уплотнительным элементом 23, выполненным, например, из набухающего в пластовой жидкости эластомера. Щелевой фильтр 15 представляет цельносварную конструкцию, состоящую из навитого внутреннего призматического профиля и наружных продольных профилей. Возможно выполнение щелевого фильтра с внутренними продольными профилями и наружной навивкой из профиля. В обоих вариантах щелевой фильтр обращен навстречу потоку откачиваемой жидкости гладкой поверхностью. Для снижения количества попадающих на щелевой фильтр 15 твердых частиц в верхней части контейнера 21 ниже входных отверстий 22 может быть установлен центробежный сепаратор в виде трубы, охваченной шнеком (не показано).

Погружная насосная установка работает следующим образом. Погружную насосную установку на колонне НКТ 24 спускают в скважину до интервала перфораций 25 в эксплуатационной колонне 26. После контакта с пластовой жидкостью уплотнительный элемент 23 увеличивается в объеме и перекрывает кольцевой зазор 27 между щелевым фильтром 15 и эксплуатационной колонной 26. При работе двухстороннего электродвигателя 4 вращение через верхнюю и нижнюю гидрозащиты 3, 5, верхний и нижний входные модули 2, 6 передается соответственно к ЭЦН 1 и ЭЦН перевернутого типа 7. За счет создаваемого обоими ЭЦН разрежения пластовая жидкость устремляется в контейнер 21 через входные отверстия 22, поскольку кольцевой зазор 27 выше интервала перфораций 25 перекрыт уплотнительным элементом 23. Из контейнера 21 пластовая жидкость попадает через входные отверстия 19 в нижней крышке 18 внутрь щелевого фильтра 15, при этом она изменяет направление движения и освобождается от наиболее крупных частиц, которые под действием гравитации опускаются на дно контейнера 21. Далее пластовая жидкость фильтруется изнутри наружу щелевого фильтра 15, оставляя частицы с размером более ширины щели на его внутренней поверхности, и оказывается в кольцевом зазоре 27 выше уплотнительного элемента 23. Основной объем очищенной пластовой жидкости течет вверх, охлаждает двухсторонний электродвигатель 4 и поступает через верхний входной модуль 2 в ЭЦН 1, откуда по колонне НКТ 24 подается на поверхность. Одновременно незначительный объем пластовой жидкости засасывается через нижний входной модуль 6 в ЭЦН перевернутого типа 7, приобретает при прохождении через него требуемый напор и попадает через хвостовик 8 в гидропривод 9. При движении внутри гидропривода 9 пластовая жидкость раскручивает лопасть 12, насаженную на ведущий вал 11, после чего выходит из гидропривода через выходные отверстия 13. Вращение от ведущего вала 11 передается через редуктор 14 к ведомому валу 16, который вращается в подшипниковых опорах (не показано), установленных в верхней 17 и нижней 18 крышке щелевого фильтра 15. Редуктор 14 понижает частоту вращения и увеличивает крутящий момент на ведомом валу 16 по сравнению с ведущим валом 11, благодаря чему преодолевается сила трения насаженной на ведомый вал 16 реечной щетки 20 о поверхность щелевого фильтра 15. При вращении ведомого вала 16 реечная щетка 20 счищает задержанные частицы с внутренней поверхности щелевого фильтра 15, которые опускаются под действием силы тяжести в контейнер 21. За счет непрерывного удаления задержанных частиц исходная пропускная способность щелевого фильтра 15 сохраняется продолжительное время. Это обеспечивает поступление расчетного объема очищенной пластовой жидкости в ЭЦН 1, что повышает надежность погружной насосной установки в целом.