Результат интеллектуальной деятельности: ПОГРУЖНАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА

Изобретение относится к оборудованию, применяемому при скважинной добыче нефти.

Известна погружная насосная установка, включающая грузонесущий кабель, маслонаполненный погружной электродвигатель, гидрозащиту, электроцентробежный насос и пакер (US Patent №4928771, Е21В 43/00, 1990).

Недостаток установки состоит в том, что при ее работе обсадная колонна подвергается действию высокого давления со стороны перекачиваемой пластовой жидкости и может быть разрушена в случае изношенности.

Известна погружная насосная установка, спускаемая в дополнительную колонну внутри обсадной колонны и содержащая грузонесущий кабель, грузонесущую муфту, погружной электродвигатель, гидрозащиту, выкидной модуль, электроцентробежный насос, всасывающий канал с обратным клапаном, уплотнитель между дополнительной колонной и обсадной колонной и уплотнитель между дополнительной колонной и электроцентробежным насосом (А.с. СССР №408054, F04D 13/10, 1972). Кроме того, известна погружная насосная установка, с аналогичным применением, содержащая грузонесущий кабель, грузонесущую муфту, компенсатор с токопроводящими жилами, погружной электродвигатель, гидрозащиту, выкидной модуль, электроцентробежный насос, всасывающий канал, обратный клапан и уплотнитель (патент №2613542 РФ, F04D 13/10, 2017).

Недостатком перечисленных погружных насосных установок является низкая надежность из-за применения в качестве устройства для защиты погружного электродвигателя от пластовой жидкости гидрозащиты, которая имеет ограниченный срок эксплуатации. Кроме того, перечисленные установки имеют высокую металлоемкость, поскольку применяются с дополнительной колонной.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой является погружная насосная установка, спускаемая на насосно-компрессорных трубах и состоящая из электроцентробежного насоса, вентильного электродвигателя и гидрозащиты, валы которых соединены шлицевыми муфтами, и токоподводящего кабеля с разнесенными по окружности плоскими жилами (патент на ПМ №109513 РФ, F04D 13/10, 2011).

Недостаток принятой в качестве прототипа погружной насосной установки заключается в сложности конструкции и невысокой надежности из-за необходимости использования в ней гидрозащиты в качестве устройства для защиты вентильного электродвигателя.

Настоящее изобретение направлено на упрощение конструкции погружной насосной установки и повышение ее надежности.

Поставленная задача достигается тем, что в погружной насосной установке, спускаемой в скважину на насосно-компрессорных трубах и включающей насос и вентильный электродвигатель с устройством для защиты, имеющий корпус, статор, ротор и вал, соединенный с валом насоса посредством шлицевой муфты, согласно изобретению, вентильный электродвигатель оснащен трубчатым валом с проточным каналом, сообщающим скважину с приемом насоса через отверстия, выполненные в стенке шлицевой муфты, а устройством для защиты вентильного электродвигателя служит герметичная тонкостенная оболочка на статоре, при этом в корпусе вентильного электродвигателя выполнено, по крайней мере, одно отверстие, сообщающее полость между ротором и оболочкой статора со скважиной.

Отверстие в корпусе вентильного электродвигателя перекрыто проницаемой перегородкой, выполняющей функцию фильтра.

На чертеже схематично изображена заявляемая погружная насосная установка.

Погружная насосная установка включает расположенный вверху насос 1 и присоединенный к нему вентильный электродвигатель (ВЭД) 2. ВЭД 2 содержит корпус 3, трубчатый вал 4 с проточным каналом 5, на котором установлен ротор 6 с постоянными магнитами, и статор 7, помещенный в тонкостенную герметичную оболочку 8 для защиты от попадания пластовой жидкости. Для дополнительного повышения уровня защиты пространство между статором 7 и тонкостенной герметичной оболочкой 8 может быть заполнено компаундом 9. В корпусе 3 ВЭД 2 выполнено, по крайней мере, одно отверстие 10, сообщающее полость 11 между ротором 6 и оболочкой 8 статора 7 со скважиной и служащее для выравнивания давления внутри и снаружи ВЭД 2. Отверстие 10 перекрыто проницаемой перегородкой 12, выполняющей функцию фильтра. В насосе 1 на валу 13 установлены рабочие органы 14 и осевая опора 15. Трубчатый вал 4 ВЭД 2 кинематически связан с валом 13 насоса 1 посредством шлицевой муфты 16, имеющей отверстия в стенке 17. Трубчатый вал 4 и вал 13 уложены в подшипниках скольжения 18 и 19, соответственно, при этом в корпусе подшипника скольжения 19 имеются отверстия 20 для прохода в насос 1 откачиваемой жидкости. Проточный канал 5 в трубчатом валу 4 сообщает скважину 21 с приемом 22 насоса 1 через отверстия 17 в стенке шлицевой муфты 16. Выкид насоса 1 соединен с лифтом насосно-компрессорных труб (НКТ) 23.

Погружная насосная установка работает следующим образом.

На лифте НКТ 23 погружная насосная установка спускается на заданную глубину в скважину. Перед спуском свободная полость 11 ВЭД 2 заполняется чистой жидкостью через отверстие 10 для уменьшения объема поступающей в нее пластовой жидкости в скважине. После заполнения отверстие 9 перекрывается проницаемой перегородкой 12, которая на время спуска покрывается специальным веществом для предотвращения вытекания через нее чистой жидкости. В скважине это вещество растворяется, проницаемость перегородки 12 восстанавливается, и пластовая жидкость проникает через нее, заполняя незанятые чистой жидкостью объемы ВЭД 2. В результате давление внутри ВЭД 2 сравнивается с давлением в скважине 21. Тонкостенная герметичная оболочка 8 обеспечивает защиту статора от пластовой жидкости, попадающей в полость 11 ВЭД 2. Проницаемая перегородка 12 предупреждает проникновение внутрь ВЭД 2 механических частиц вместе с пластовой жидкостью, что минимизирует трение между подвижными частями ВЭД 2. При включении насосной установки приводится во вращение трубчатый вал 4 ВЭД 2 и соединенный с ним посредством шлицевой муфты 16 вал 13 насоса 1 с насаженными на него рабочими органами 14, в результате чего на приеме 22 насоса 1 создается разряжение. Из-за возникшего перепада давления пластовая жидкость засасывается из скважины 21 в проточный канал 5 трубчатого вала 4, движется по нему в шлицевую муфту 16 и через отверстия 17 в ее стенке попадает на прием 22 насоса 1. Благодаря движению пластовой жидкости по проточному каналу 5 вала 4 обеспечивается благоприятный тепловой режим работы ВЭД 2. С приема 22 насоса 1 жидкость через отверстия 20 в корпусе подшипника скольжения 19 попадает на рабочие органы 14, проходит через них, приобретает необходимый напор и оказывается в НКТ 23. Осевая опора 15 воспринимает действующую на вал 13 осевую нагрузку, возникающую из-за перепада давления на входе и выходе насоса 1.

Заявляемая погружная насосная установка имеет очень простую конструкцию, содержащую ВЭД и насос, что упрощает ее монтаж на скважине и повышает эксплуатационную надежность.