Результат интеллектуальной деятельности: ПОГРУЖНАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА

Изобретение относится к нефтепромысловому оборудованию и может быть использовано при насосной добыче пластовой жидкости из скважин.

Известна погружная насосная установка, спускаемая на грузонесущем кабеле и состоящая из маслонаполненного погружного электродвигателя (ПЭД), гидрозащиты, электроцентробежного насоса (ЭЦН) и пакера (US Patent №4928771 Е21В 43/00, 1990).

Недостаток погружной насосной установки заключается в том, что подъем находящейся под высоким давлением жидкости происходит внутри обсадной колонны, что может быть критично в случае ее изношенности. Помимо этого возможны коррозия и износ обсадной колонне, а также отложение на ней солей и парафина.

Известна погружная насосная установка, спускаемая на грузонесущем кабеле в дополнительную колонну внутри обсадной колонны, который содержит последовательно соединенные грузонесущую муфту, ПЭД, гидрозащиту, выкидной модуль, ЭЦН, всасывающий канал с обратным клапаном, уплотнитель между дополнительной колонной и обсадной колонной и уплотнитель между ЭЦН и дополнительной колонной (А.с. СССР №408054 F04D 13/10, 1972). Известна также погружная насосная установка, спускаемая на грузонесущем кабеле в дополнительную колонну внутри обсадной колонны, содержащая компенсатор с токопроводящими жилами, закрепленными в колодках штепсельных разъемов в головке и основании, ПЭД, гидрозащиту, выкидной модуль, ЭЦН, всасывающий канал, обратный клапан и уплотнитель (патент №2613542 РФ, F04D 13/10, 2017).

Недостатком перечисленных погружных насосных установок является то, что они не могут быть спущены в наклонные и горизонтальные боковые стволы скважины, что ограничивает их эксплуатационные возможности. Кроме того, погружные насосные установки характеризуются повышенной металлоемкостью, поскольку применяются вместе с дополнительной колонной.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой является погружная насосная установка, которая спускается на насосно-компрессорных трубах (НКТ) и состоит из ЭЦН, погружного вентильного электродвигателя (ПВЭД), гидрозащиты и токоподводящего кабеля с плоскими изолированными жилами, разнесенными по периметру установки (патент на ПМ №109513 РФ, F04D 13/10, 2011).

Принятая в качестве прототипа погружная насосная установка имеет уменьшенный поперечный размер за счет плоских жил, что несколько облегчает ее спуск в скважину. Недостатком погружной насосной установки является то, что кабель, снабжающий электроэнергией ПВЭД, крепится к ЭЦН и гидрозащите. Это не только увеличивает протяженность кабеля, но в ряде случаев может привести к его перегреву.

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

Указанный технический результат достигается тем, что в погружной насосной установке, спускаемой на насосно-компрессорных трубах и состоящей из насоса, погружного вентильного электродвигателя, валы которых соединены между собой щлицевой муфтой, гидрозащиты и токоподводящего кабеля, подведенного к электродвигателю, согласно изобретению, погружной вентильный электродвигатель оснащен трубчатым валом и размещен выше насоса, гидрозащита расположена в верхней части электродвигателя и содержит проточные каналы, которые гидравлически сообщают насосно-компрессорные трубы с верхним концом трубчатого вала, при этом другой его конец сообщен с выкидом насоса через отверстия в щлицевой муфте.

Для понимания сути изобретения на фиг. схематично изображен вариант осуществления предлагаемой погружной насосной установки. Погружная насосная установка состоит из ПВЭД 1 с трубчатым валом 2, в верхней части которого встроена гидрозащита 3 с проточными каналами 4, и присоединенного снизу к ПВЭД насоса 5 с валом 6. На валу 6 установлены рабочие органы 7. Узел пяты 8 в насосе 5 воспринимает действующие на вал 6 осевые и радиальные нагрузки. Трубчатый вал 2 ПВЭД 1 кинематически соединен с валом 6 насоса 5 посредством щлицевой муфты 9, снабженной отверстиями 10. Электропитание к ПВЭД 1 подводится по токоподводящему кабелю 11. ПВЭД 1 присоединен к НКТ 12. Верхний конец трубчатого вала 2 через проточные каналы 4 гидрозащиты 3 гидравлически сообщается с НКТ 12, а нижний его конец связан с выкидом насоса 5 через отверстия 10 в щлицевой муфте 9.

Погружная насосная установка работает следующим образом. От станции управления (не показана) напряжение по токоподводящему кабелю 11 подводится к ПВЭД 1, в результате чего приводится во вращение трубчатый вал 2. За счет верхнего расположения ПВЭД 1 уменьшается протяженность токоподводящего кабеля 11 и исключается его нагрев от насоса 5 и гидрозащиты 3. Вращение от трубчатого вала 2 передается через шлицевую муфту 9 к валу 6 насоса 5 с установленными на нем рабочими органами 7. Пройдя через них и приобретя необходимый напор, жидкость оказывается на выкиде 13 насоса 5, откуда через отверстия 10 в шлицевой муфте 9 попадает в трубчатый вал 2 ПВЭД 1. При прохождении по трубчатому валу 2 жидкость уносит тепло, выделяемое ПВЭД 1, улучшая тем самым условия его работы. Из трубчатого вала 2 жидкость поступает в проточные каналы 4 гидрозащиты 3, после чего оказывается в НКТ 12 и поднимается на дневную поверхность. Гидрозащита 3 обеспечивает защиту ПВЭД 1 от проникновения жидкости при температурных колебаниях, возникающих при его остановках.

В заявляемой погружной насосной установке входной модуль и гидрозащита не применяются как самостоятельные узлы с собственными соединительными элементами, что повышает ее эксплуатационную надежность.

Кроме того, благодаря креплению токоподводящего кабеля 11 в верхней части ПВЭД 1 не увеличивается габарит погружной насосной установки, что облегчает ее спуск в скважину.