Глубинная насосная установка

Глубинная насосная установка

Реферат

 

Установка предназначена для использования при подъеме тяжелых нефтей и других жидкостей из скважин. Установка содержит вертикальную колонну, состоящую из секций поршневых насосов, соединенных напорными трубами. Вертикальная колонна по высоте разделена на две части, которые сдвинуты одна относительно другой в поперечном направлении, и в месте разделения снабжена трубчатой емкостью, с которой жестко соединены и сообщаются верхний конец напорных труб нижней части вертикальной колонны и нижний насос верхней части вертикальной колонны, тяги соединены с обеими частями вертикальной колонны, образуют замкнутый контур и соединены с механизмом возвратно-поступательного движения. Достигнуто повышение эксплуатационной надежности и упрощение конструкции. 3 ил.

Изобретение относится к области насосостроения, в частности к конструкциям скважинных насосных установок, выполненных на базе поршневых насосов. Оно предназначено для подъема тяжелых нефтей, а также может быть использовано для подъема воды из скважин и колодцев.

Известен глубинный насос для одновременной эксплуатации двух пластов, содержащий ступенчатый цилиндр, разделенный на две секции, удаленные на расстояние, обусловленное характеристиками пластов, причем верхняя секция выполнена большего диаметра, чем нижняя. Каждая секция снабжена жесткими нагнетательным и всасывающим клапанами, а также полым поршнем (1).

Недостатками данного насоса являются: - низкая эксплуатационная надежность из-за вибрации насосов с напорными трубами и оголовком, обусловленной действием знакопеременных сил на опору оголовка, резко увеличивающихся при повышении частоты двойных ходов штанги; - сложность конструкции, обусловленная наличием устройства аккумулирования энергии во время холостого хода штанги.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является штанговая насосная установка, состоящая из нескольких поршневых насосов, причем нижний из них включает всасывающий и нагнетательный клапаны, а верхние - только нагнетательные, соединенные между собой напорными трубами, основную тягу, соединенную с поршнем верхнего насоса, и трубами, основную тягу, соединенную с поршнем верхнего насоса, и приводное устройство, расположенное на поверхности (2).

Недостатками насоса являются: - низкая эксплуатационная надежность из-за вибрации насосов с напорными трубами и оголовком, особенно в глубоких скважинах, обусловленной действием знакопеременных сил на опору оголовка через напорные трубы и корпуса насосов. Так, например, при ходе тяги вверх сила, действующая на опору оголовка, направлена вверх и возникает она вследствие разрежения камеры всасывания, трения жидкости о стенки напорных труб и давления ее на криволинейную стенку оголовка. При ходе тяги вниз эта сила направлена вниз и представляет собой гравитационную силу массы столба жидкости и напорных труб с насосами; - сложность конструкции, обусловленная наличием дифференциального поршня и противовеса поверхностного привода.

Задачей изобретения является повышение эксплуатационной надежности насосной установки и упрощение конструкции.

Указанная задача решается описываемой насосной установкой, содержащей вертикальную колонну, состоящую из секций поршневых насосов, причем нижний из них включает всасывающий и нагнетательный клапаны, а верхние - только нагнетательные, соединенных между собой напорными трубами, основную тягу, соединенную с поршням верхнего насоса, и приводное устройство, расположенное на поверхности.

Новым является то, что вертикальная колонна на высоте разделена на две части, которые сдвинуты одна относительно другой в поперечном направлении на величину d+b, где d - средний диаметр звездочки (ролика),установленной под нижним насосом нижней части вертикальной колонны, а b - толщина гибкой тяги; в зоне разделения вертикальная колонна снабжена трубчатой емкостью, разделенной на две части поперечной перегородкой с вертикальными проходными каналами, с которой жестко соединен верхний конец напорных труб нижней части вертикальной колонны и сообщается с верхней зоной трубчатой емкости, а нижний насос верхней части вертикальной колонны также жестко соединен с перегородкой и сообщается с нижней зоной трубчатой емкости; снабжена дополнительной тягой, связанной с поршнями насосов, составляющих нижнюю часть вертикальной колонны, которая образует с основной тягой замкнутый контур, и соединены они с механизмом возвратно-поступательного движения; нижний насос верхней части вертикальной колонны конструктивно выполнен аналогично нижнему насосу нижней части вертикальной колонны.

На фиг. 1 изображен продольный разрез предлагаемой глубинной насосной установки.

На фиг. 2 изображена кинематическая схема механизма возвратно-поступательного движения.

На фиг.3 - поперечный разрез по А - А фиг.1.

Установка содержит (фиг.1) нижнюю 1 и верхнюю 2 части вертикальной колонны, которые конструктивно выполнены аналогичным образом и состоят из нижней секции насосов 3, включающих нагнетательные и всасывающие клапаны, и расположенных над ними секции насосов 4, включающих только нагнетательные клапаны. Секции насосов соединены между собой напорными трубами 5.

Нижняя 1 и верхняя 2 части вертикальной колонны сдвинуты одна относительно другой в поперечном направлении на величину Е = d + b, где d - средний диаметр звездочки (ролика), установленной под нижним насосом нижней части 1 вертикальной колонны, b - толщина гибкой тяги. В зоне разделения вертикальная колонна снабжена трубчатой емкостью 6 (фиг.3), разделенной на две части поперечной перегородкой 7 с вертикальными проходными каналами 8, с которой жестко соединен верхний конец напорных труб 5 нижней части 1 вертикальной колонны и который сообщается с верхней зоной 9 трубчатой емкости 6, а нижний насос 3 верхней части вертикальной колонны также жестко соединен с перегородкой 7 и сообщается с нижней зоной 10 трубчатой емкости 6. Жесткие тяги 11 и 12 соединены с гибкими тягами 13 и 14 и образуют замкнутый контур с помощью звездочек 15 и 16. Насосная колонна подвешена на опоре 17 с помощью оголовка 18. Приводное устройство состоит (фиг.2) из двух ведущих шестеренок 19, установленных на одном валу 20, кинематически связанных с ведомыми шестернями 21. Последние посажены на консольные валы, несущие на себе звездочки 22, и которые совместно со звездочками 23 и параллельными цепями 24 образуют цепные передачи. Зеркально расположенные звенья цепей 24 соединены между собой траверсой 25, к которой с противоположных сторон прикреплены тяги 12 и 14.

Крутящий момент от электродвигателя (не показан) через вал 20 передается ведущим шестерням 19, которые приводят во вращение ведомые шестерни 21, а заодно и с ними звездочки 22. Последние приводят в движение цепи 24 и во вращение звездочки 23. При этом траверса 25 получает возвратно-поступательное движение, сообщая тягам 12 и 14 движение циклического характера.

Работает установка следующим образом (рассматривается случай, когда насосная колонна заполнена жидкостью).

При ходе тяги 12 вверх жидкость, находящаяся над поршнем насоса 3 и над поршнями насосов 4 нижней части 1 вертикальной колонны, поднимается по напорным трубам 5 до трубчатой емкости 6. Одновременно через отверстие "а" (фиг 1) жидкость из скважины попадает во всасывающую полость насоса 3.

При ходе жесткой тяги 12 вверх гибкая тяга 14 опускается вниз, при этом жидкость, запертая всасывающим клапаном во всасывающей полости нижнего насоса 3 верхней части 2 вертикальной колонны, переходит в его надпоршневую полость, а находящаяся в напорных трубах 5, соединяющих другие секции насосов 4, переходит в надпоршневые полости соответствующих насосов 4. При ходе гибкой тяги 14 вверх жидкость, находящаяся над поршнем насоса 3 и над поршнями насосов 4 верхней части 2 вертикальной колонны, поднимается по напорным трубам 5 и, проходя через оголовок 18, направляется потребителю. Одновременно через отверстие "б" жидкость из трубчатой емкости 6 попадает во всасывающую полость насоса 3. Далее циклы повторяются.

Предлагаемое техническое решение позволит: - повысить эксплуатационную надежность благодаря существенному снижению вибрации насосной установки вследствие обеспечения условий одностороннего действия сил на ее опору; - упростить конструкцию установки благодаря исключению из нее устройства, предназначенного для аккумулирования энергии во время холостого хода тяги.

Использованная литература 1. Н.М. Муравьева и М.Н. Базлова и др. Технология и техника добычи нефти и газа, Недра, 1971, стр.428 (аналог).

2. А.с. 1518572, МПК F 04 В 47/02, 1987 (прототип).

Формула изобретения

Глубинная насосная установка, содержащая вертикальную колонну, состоящую из нескольких поршневых насосов, причем нижний из них включает всасывающий и нагнетательный клапаны, а верхние - только нагнетательные, соединенных между собой напорными трубами, основную тягу, соединенную с поршнем верхнего насоса, и приводное устройство, расположенное на поверхности, отличающаяся тем, что вертикальная колонна по высоте разделена на две части, которые сдвинуты одна относительно другой в поперечном направлении на величину d+в, где d - средний диаметр звездочки (ролика), установленной под нижним насосом нижней части вертикальной колонны, а в - толщина гибкой тяги; в зоне разделения вертикальная колонна снабжена трубчатой емкостью, разделенной на две части поперечной перегородкой с вертикальными проходными каналами, с которой жестко соединен верхний конец напорных труб нижней части вертикальной колонны и сообщается с верхней зоной трубчатой емкости, а нижний насос верхней части вертикальной колонны также жестко соединен с перегородкой и сообщается с нижней зоной трубчатой емкости; снабжена дополнительной тягой, связанной с поршнями насосов, составляющих нижнюю часть вертикальной колонны, которая образует с основной тягой замкнутый контур, и соединены они с механизмом возвратно-поступательного движения, при этом нижний насос верхней части вертикальной колонны конструктивно выполнен аналогично нижнему насосу нижней части вертикальной колонны.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3