RO117035B1 - Instalatie de pompare in puturi de adancime - Google Patents

Abstract

Inventia se refera la o instalatie de pompare in puturi de adancime, utilizata la exploatarea zacamintelor subterane, adanci. Instalatia de pompare in puturi de adancime, conform inventiei, asigura sustinerea garniturii de tije in acelasi timp cu mentinerea echilibrului instalatiei, prin aceea ca are in alcatuire o transmisie multiplicatoare (5), conectata in imediata apropiere a pompei centrifuge (2), intre unitatea de actionare (1), aflata la suprafata si pompa centrifuga (2) de mare putere, amplasata in sonda. Transmisia multiplicatoare (5) este constituita din niste seturi amplificatoare (17), formate, fiecare, din cate o roata dintata (14) si un pinion (15), montate intr-un burlan (12) si este conectata la garnitura cu tije (13) prin niste lagare (19).

Description

Invenția se referă la o instalație de pompare în puțuri de adâncime, utilizată la exploatarea zăcămintelor subterane, adânci.

Este cunoscută o instalație de pompare cu tije, cea mai des utilizată pentru erupție artificială, alcătuită dintr-o pompă cu piston, amplasată la partea inferioară a găurii, unde ea este imersată în zăcământ. Pompa este acționată cu o garnitură de tije care se extinde din partea de jos a găurii, până la unitatea de pompare de la suprafață.

Garnitura de tije de pompare se poate rupe ușor, necesitând înlocuiri repetate, deoarece cu cât sonda este mai adâncă, garnitura de tija este mai lungă și cu atât mai mare este sarcina pe respectiva garnitură, când aceasta efectuează mișcări oscilante de “du-te-vino” pentru acționarea pompei.

Este cunoscută o instalație pentru extracție, prin erupție artificială, ce constă în montarea unui burlan umplut cu fluid alimentat de la suprafață și menținut sub presiune la adâncime, ceea ce determină fluidul din zăcământ să curgă către suprafață. Asemenea instalații de gaz-lift lucrează bine la utilizări cu debite moderate și adâncimi moderate.

Este cunoscută o instalație cu pompare hidraulică, ce constă într-o pompă cu piston, pusă în legătură cu un motor cu piston, aflate la partea inferioară a găurii. Motorul este acționat de către un fluid hidraulic, injectat în josul garniturii de țevi de extracție, până la ansamblul pompă-motor, de la partea inferioară a găurii. Mișcarea rectilinie alternativă a motorului acționează pompa care ridică fluidul din zăcământ până la suprafață.

Este cunoscută, de asemenea, o instalație cu pompă cu jet hidraulic, ce cuprinde un ansamblu cu jet de tip Venturi, care aplică principiul lui Bernoulli, de a “aspira” fluidul extras într-un flux de fluid hidraulic, care trece prin respectivul jet. Apoi, amestecul de fluid hidraulic și de fluid extras curge în sus, către suprafață.

Este cunoscută o instalație prevăzută cu o pompă de tip Moyno, cu cavitate progresivă, montată la partea inferioară a găurii, acționată cu ajutorul unei garnituri de tije antrenate în mișcare de rotație de către un motor de la suprafață.

Este cunoscută, de asemenea, o instalație ce folosește un sistem centrifugal de pompare cu reductor, ce combină capacitatea de extracție ridicată a pompării submersibile electrice cu simplitatea constructivă a sistemului de pompare cu cavitate progresivă. Instalația este prevăzută cu un motor electric și un reductor de turație, la suprafață, care rotește o garnitură de tije legate la o transmisie multiplicatoare de turație sau la un ansamblu de pompă submersibilă, la partea inferioară a găurii.

Este cunoscută, de asemenea, o turbopompă, în agricultură, ce realizează turații înalte în jurul valorilor de 12OO până la 1BOO rot/min, care prezintă un arbore de antrenare capsulat și niște lagăre montate între coloana de burlane și arborele de antrenare, pentru a-l feri de distrugere în timpul exploatării.

Este cunoscut un brevet US 5370179, în care este prezentată o instalație de pompare, pusă în mișcare de o unitate de acționare, prin intermediul unei garnituri de tije, ce se extinde în sondă până în zăcământ. Unitatea de acționare include un arbore de acționare rotativ, ce prezintă un pasaj axial în care este plasată o tijă de alunecare și un element tubular, ce constituie transmisia de la unitatea de pompare.

Niște rulmenți radiali realizează centrarea arborelui axial, iar alți rulmenți suportă greutatea arborelui și a garniturii de tije.

RO 117035 Bl

Tija de alunecare este montată în capătul superior al tijei lustruite, care este atașată la capătul superior al garniturii de tije. Garnitura de tije este suspendată în sondă, prin niște bacuri de strângere de la capătul superior al axului de alunecare și este sprijinită pe capătul superior al elementului tubular de transmisie. 50

Este cunoscut, de asemenea, brevetul US 4291588, în care este prezentată o instalație de pompare, prevăzută cu o pompă cu piston, ce lucrează într-un cilindru, acționată rotativ de un arbore cu came.

Arborele rotativ poartă o supapă de control al lichidului ce curge în/și afară din camera de pompare. Instalația este prevăzută, de asemenea, cu un mecanism de 55 transmisie pentru reducerea vitezei motorului electric, la un nivel potrivit pentru arborele rotativ. Pompa are un motor electric pe care este montat un mecanism de transmisie.

Instalația de pompare în puțuri de adâncime, conform invenției, asigură susținerea garniturii de tije în același timp cu menținerea echilibrului întregii instalații, de 60 către lagărele transmisiei multiplicatoare, prin aceea că transmisia multiplicatoare este conectată, de preferință, în imediata apropiere a pompei centrifuge, între unitatea de acționare aflată la suprafață și pompa centrifugă, de mare putere și este constituită din niște seturi amplificatoare, formate fiecare din câte o roată dințată și un pinion, montate într-un burlan, transmisia multiplicatoare fiind conectată la 65 garnitura de tije, prin niște lagăre, iar garnitura de tije este capsulată într-un element tubular racordat la burlan; într-o variantă de realizare, transmisia multiplicatoare este alcătuită dintr-o roată dințata, centrală, angrenată cu niște pinioane planetare și o roată exterioară fixă cu dantura interioară.

Prin aplicarea invenției, se obțin următoarele avantaje: 70

- capacitate ridicată de debitare a sondei;

- optimizarea extracției, concomitent cu realizarea unor sonde economice;

- ușurință în exploatare.

Se dă, în continuare, un exemplu de realizare a invenției, în legătură și cu fig. 1... 7, care reprezintă: 7 5

- fig.1, vedere și secțiune parțială, în plan vertical, printr-o sondă, echipată cu instalație de pompare de adâncime, conform invenției;

- fig.2, vedere laterară, în plan vertical, a unui ansamblu de antrenare, dispus la suprafața sondei, pentru acționare în mișcare de rotație a unei garnituri de tije, ce antrenează instalația de pompare de adâncime, conform invenției; 8o

-fig.3, secțiune în plan vertical, printr-o transmisie multiplicatoare din alcătuirea instalației de pompare, conform invenției;

- fig.4, vedere și secțiune parțială, în plan vertical, prin transmisia multiplicatoare din alcătuirea instalației de pompare, conform invenției;

- fig.5, vedere și secțiune parțială, în plan vertical, prin transmisia multiplica- 85 toare din alcătuirea instalației de pompare, conform invenției;

- fig.6, vedere și secțiune transversală prin transmisia multiplicatoare din alcătuirea instalației de pompare, conform invenției;

-fig.7, secțiune transversală prin transmisia multiplicatoare, într-o variantă de realizare. 90

Instalația de pompare în puțuri de adâncime, conform invenției, este alcătuită dintr-o unitate de acționare 1 aflată la suprafață, ce poate atinge circa. 5OO rot/min

RO 117035 Bl conectată la o pompă centrifugă 2, de mare capacitate, montată inversată în zăcământ. Pompa centrifugă 2 este o pompă multietajată, aleasă astfel încât are capacitatea de a debita volume relativ mari de lichid, la presiuni semnificative, care se înregistrează, în mod obișnuit, într-un mediu de sondă adâncă.

Unitatea de acționare 1 de la suprafață, poate folosi orice sursă de energie convenabilă, în funcție de disponibilitate și se cuplează pentru a roti o garnitură de tije 3, care se extinde într-o coloană de burlane tubaj 4 unde se leagă la o transmisie multiplicatoare 5, pentru acționarea pompei centrifuge 2.

Garnitura de tije 3 este confecționată dintr-o serie de tronsoane - fie de tije solide, fie de țevi fixate una de alta, de exemplu, prin sudură, sau prin alte mijloace bine cunoscute. Garnitura de tije 3 se poate slăbi rapid, deoarece este acționată la turații mai mari de 1OOO rot/min. Elementele unei garnituri de tije, în cazul uzual, nu sunt echilibrate dinamic și, când sunt acționate în mișcare de rotație la turații relativ ridicate, tind, în mod inevitabil, să vibreze. în interiorul coloanei de burlane, amplitudinea unei astfel de vibrații ar putea ușor determina ca porțiuni ale coloanei de burlane să vină în contact cu porțiuni ale garniturii de tije, provocând prejudicii amândurora. Mai mult decât atât, mișcarea de torsiune a garniturii de tije se amplifică pe lungimea acesteia și, atunci, ruperea prin solicitare, la torsiune, trebuie anticipată.

Prezenta invenție prevede, în acest scop, o transmisie multiplicatoare 5 dispusă între unitatea de acționare 1 și pompa centrifudă 2. Preferabil, transmisia multiplicatoare 5 este dispusă în imediata apropiere a pompei centrifuge 2, putând fi legată de carcasa ei, pentru ca garnitura de tije 3 să fie afectată la minimum, de către mișcarea de rotație ce este imprimată de către unitatea de acționare 1 și de a asigura o amplificare a turației în raport de 1:3 sau mai mare.

Făcând referire la fig.2, unitatea de acționare 1 este prevăzută cu un motor electric S, care se poate roti cu o turație suficientă pentru a furniza forța necesară rotirii garniturii de tije 3. Unitatea de acționare 1 reduce turația motorului electric 6, în mod tipic de 1600 rot/min, până la o turație la care garnitura de tije 3 se poate roti în mod stabil, aceasta fiind de circa 500 rot/min.

După cum este ilustrat, o porțiune a garniturii de tije 3, străpunge, la partea superioară, o bucșă de etanșare 7 și este cuplată la un arbore de antrenare 8. 0 fulie 9 este fixată la extremitatea garniturii de tije 3, iar niște curele 10 fac legătura cu motorul electric 6 care, de asemenea, are o fulie 11 montată pe un arbore de antrenare 12. Prin folosirea de curele, se obține și un efect de amortizare, care va prelungi durata de serviciu a instalației. Fuliile 9 și 11 sunt dimensionate pentru a efectua o reducere de turație și acest lucru se realizează făcând diametrul efectiv al fuliei 9 mai mare decât cel al fuliei 11. în acest mod, se efectuează o reducere, în acest exemplu de 2,5:1, pentru ca garnitura de tije 3 să poată fi acționată la o turație sigură, de exemplu 500 rot/min.

în scopul obținerii unui randament maxim al pompei centrifuge 2, în sondă, transmisia multiplicatoare 5 trebuie să mărească de câteva ori turația garniturii de tije 3. Pentru a se realiza acest lucru, așa cum este ilustrat în fig.3...6, se folosește transmisia de tip roată dințată și pinion.Transmisia multiplicatoare 5, cuprinde un burlan 12 care se atașează la un element tubular 13 și care este ținut pe loc în

RO 117035 Bl

140 sondă, de către elementul tubular 13, în acest fel, burlanul 12 servește ca element de reacție cu care pot să reacționeze elementele funcționale din interiorul burlanului 12. Garnitura de tije 3 este capsulată în elementul tubular 13. Transmisia multiplicatoare 5 cuprinde niște seturi amplificatoare 17, formate fiecare din câte o roată dințată 14 și un pinion 15. Roata dințată 14 este acționată prin niște articulații 18, una sau mai multe, de viteză constantă, de construcție bine cunoscută, în scopul de a asigura un transfer lin și uniform de putere de la garnitura de tije 3. Integritatea transmisiei multiplicatoare 5 este asigurată printr-un cuplaj de siguranță 16, dispus în garnitura de tije 3 chiar deasupra transmisiei multiplicatoare 5 și printr-un lagăr 19 dispus sub cuplajul de siguranță 16. Acest mod de dispunere asigură o bună aliniere cu transmisia multiplicatoare 5 și oprește efectele unui dezechilibru din garnitura de tije 3, care ar putea contribui la producerea de vibrații.

Instalația de pompare în puțuri de adâncime, într-o variantă de realizare, este alcătuită la fel ca în soluția de bază, cu deosebirea că așa cum se observă în fig.7, transmisia multiplicatoare 5 este alcătuită dintr-o roată dințată centrală 20 angrenată cu o serie de pinioane planetare 21 și o roată dințată 22 cu dantură interioară. în conformitate cu premisele care stau la baza prezentei invenții, roata dințată 22 cu dantura interioară este fixă, acționând seria de pinioane planetare 21 iar roata dințată centrală 20 este acționată, în scopul de a se obține creșterea turației necesare pentru atingerea unui debit optim al pompei.

Revendicări

Claims (2)

1. Instalație de pompare în puțuri de adâncime, care cuprinde un burlan de sondă, ce se extinde de la suprafață.până la zăcământ și în interiroul căreia se află imersată în zăcământ o pompă centrifugă aflată în legătură cu o sursă de forță motrice montată la suprafață și destinată producerii mișcării de rotație prin intermediul unui dispozitiv de transmisie dispus în burlan și susținut de o garnitură de tije, caracterizată prin aceea că transmisia multiplicatoare (5) este conectată, de preferință, în imediata apropiere a pompei centrifuge (2), între unitatea de acționare (1) aflată la suprafață și pompa centrifugă (2), de mare putere și este constituită din niște seturi amplificatoare (17), formate fiecare din câte o roată dințată (14) și un pinion (15), montate într-un burlan (12), transmisia multiplicatoare (5) fiind conectată la garnitura de tije (3) prin niște lagăre (19) iar garnitura de tije (3) este capsulată într-un element tubular (13) racordat la burlan (12).

2. Instalație de pompare în puțuri de adâncime, conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că, într-o variantă de realizare, transmisia multiplicatoare (5) este alcătuită dintr-o roată dințată centrală (20) angrenată cu niște pinioane planetare (21) și o roată exterioară fixă (22) cu dantura interioară.