RU109238U1

RU109238U1 - SUBMERSIBLE PUMP UNIT

Info

Publication number: RU109238U1
Application number: RU2011108654/06U
Authority: RU
Inventors: Вадим Юрьевич Баталов; Теймурас Багратович Гобеджишвили; Евгений Модестович Черемисинов; Виктор Геннадьевич Кривошеин
Original assignee: ЗАО "Новые технологии по повышению нефтеотдачи"
Priority date: 2011-03-09
Filing date: 2011-03-09
Publication date: 2011-10-10

Abstract

Погружной насосный агрегат, содержащий расположенные на общей оси и соединенные общими фланцами и валами насос, газосепаратор, гидрозащиту, секционный электродвигатель с теплообменником и головкой токоввода, кожух принудительного обтекания с отверстиями на боковой поверхности, отличающийся тем, что кожух принудительного обтекания выполнен секционным в виде тонкостенных обечаек, соединенных между собой внахлест, наружная часть корпуса головки токоввода для протока пластовой жидкости имеет продольные пазы и лыску, которая расположена в верхней части головки токоввода, непосредственно над ее пазухой, обечайка газосепаратора выполнена цилиндрической, тонкостенной и усеченной лыской по всей длине, на которой размещены захваты для крепления кабельного удлинителя, верхний край обечайки газосепаратора закреплен герметично на верхнем эксцентриковом держателе газосепаратора, имеющем лыску и расположенном выше входных отверстий газосепаратора, нижняя тонкостенная обечайка, охватывающая секционный электродвигатель и теплообменник, выполнена цилиндрической и соединена с теплообменником через нижний эксцентриковый держатель, газосепаратор выполнен в виде основной и дожимной геликоаксиальных ступеней, а гидрозащита имеет перепускные трубки, диафрагмы и по крайней мере две последовательных гидрозатворных части, разделенные промежуточной опорой, позиционированной распорными втулками, верхним и нижним фланцами и демпферными шайбами в корпусе гидрозащиты. Submersible pump unit containing located on a common axis and connected by common flanges and shafts, a pump, a gas separator, hydraulic protection, a sectional electric motor with a heat exchanger and a current lead head, a forced flow casing with holes on the side surface, characterized in that the forced flow casing is made sectional in the form of thin-walled shells interconnected by an overlap, the outer part of the housing of the current lead head for the formation fluid duct has longitudinal grooves and a flange, which is located in the upper part of the current lead head, directly above its bosom, the gas separator shell is cylindrical, thin-walled and truncated flat along the entire length, on which are grips for attaching a cable extension, the upper edge of the gas separator shell is sealed on the upper eccentric holder of the gas separator, which has a flange located above gas separator inlets, the lower thin-walled shell covering the sectional electric motor and heat exchanger, is made cylindrical and connected with a heat exchanger through the lower eccentric holder, the gas separator is made in the form of a main and booster helicoaxial steps, and the hydroprotection has bypass tubes, diaphragms and at least two successive hydraulic shutter parts, separated by an intermediate support positioned by spacer sleeves, upper and lower flanges and damper washers in the hydroprotection.

Description

Полезная модель относится к нефтедобывающей технике, а именно к конструкции погружных насосных агрегатов с системами охлаждения погружных маслозаполненных электродвигателей.The utility model relates to oil production equipment, namely, to the design of submersible pumping units with cooling systems for submersible oil-filled electric motors.

Известно, что эффективное охлаждение электродвигателей погружных насосных агрегатов при эксплуатации на нефтедобывающих скважинах снижает вероятность отказа электродвигателя и соответственно увеличивает межремонтный период работы насосного агрегата. Вероятность отказа насосного агрегата по причине неэффективного охлаждения особенно высока при выводе скважины на стационарный режим работы. Причиной такого отказа является, в частности, пробой изоляции обмоток статора двигателя из-за его перегрева [Автореферат диссертации. Исследование нестационарной работы системы "Пласт-скважина-УЭЦН". Шмидт С.А. Самарский государственный технический университет, Самара, 2000 (УДК 51.001.57:622.276)].It is known that effective cooling of electric motors of submersible pump units during operation in oil wells reduces the likelihood of a motor failure and, accordingly, increases the overhaul period of the pump unit. The probability of failure of the pump unit due to inefficient cooling is especially high when the well is brought to a stationary mode of operation. The reason for this failure is, in particular, a breakdown of the insulation of the stator windings of the motor due to its overheating [Abstract of the dissertation. Investigation of the unsteady operation of the "Plast-well-ESP" system. Schmidt S.A. Samara State Technical University, Samara, 2000 (UDC 51.001.57: 622.276)].

Известен герметичный насос, содержащий рабочее колесо, установленное на валу электродвигателя с автономным контуром охлаждения, имеющим вспомогательное колесо для осуществления циркуляции охлаждающей жидкости и размещенное на другом конце вала электродвигателя [Синев Н.М. и др. Герметические водяные насосы атомных энергетических установок. Москва, Атомиздат, 1967, с.224, рис.822]. Недостаток этой конструкции - большие габариты автономной системы охлаждения, исключающие возможность использовать эту конструкцию в глубоких скважинах. Электродвигатель погружного насоса имеет ограниченные радиальные габариты и может иметь высокие мощности (до сотен киловатт) с соответствующим высоким тепловыделением. Выполнение развитой теплопередающей поверхности для создания эффективной системы теплообмена по указанным выше причинам затруднено.Known sealed pump containing an impeller mounted on a motor shaft with an autonomous cooling circuit having an auxiliary wheel for circulating coolant and located on the other end of the motor shaft [Sinev N.M. and other Hermetic water pumps of nuclear power plants. Moscow, Atomizdat, 1967, p. 224, Fig. 822]. The disadvantage of this design is the large dimensions of the autonomous cooling system, which exclude the possibility of using this design in deep wells. The electric motor of a submersible pump has limited radial dimensions and can have high power (up to hundreds of kilowatts) with corresponding high heat dissipation. The implementation of the developed heat transfer surface to create an effective heat transfer system for the above reasons is difficult.

Известен погружной насосный агрегат с маслозаполненным электродвигателем, содержащий статор, ротор с пустотелым валом, основание с маслозаполненной полостью, пяту с радиальными отверстиями, установленную на валу. Масло внутри двигателя циркулирует из маслозаполненной полости по внутреннему отверстию в валу через отверстия в пяте и, проходя через канал, образованный соответствующими поверхностями статора и ротора, попадает обратно в маслозаполненную полость. Тепло, в конечном счете, передается внешней пластовой жидкости, окружающей электродвигатель, передача тепла в радиальном направлении к охлаждающей пластовой жидкости происходит через поверхности с малой активной площадью [Ивановский В.Н. и др. Оборудование для добычи нефти и газа. Часть 1. Москва, Нефть и газ, 2002, с.457-458]. Недостаток этой конструкции - схема охлаждения недостаточно эффективна, хотя бы потому, что существенно увеличить площадь поверхности статора, контактирующей с маслом, нельзя.Known submersible pump unit with an oil-filled electric motor, containing a stator, a rotor with a hollow shaft, a base with an oil-filled cavity, a heel with radial holes mounted on the shaft. The oil inside the engine circulates from the oil-filled cavity through the internal hole in the shaft through the holes in the heel and, passing through the channel formed by the corresponding surfaces of the stator and rotor, enters the oil-filled cavity. Heat is ultimately transferred to the external formation fluid surrounding the electric motor, heat transfer in the radial direction to the cooling formation fluid occurs through surfaces with a small active area [Ivanovsky V.N. and other equipment for oil and gas production. Part 1. Moscow, Oil and Gas, 2002, p. 457-458]. The disadvantage of this design is that the cooling scheme is not effective enough, if only because it is impossible to significantly increase the surface area of the stator in contact with oil.

Известен погружной насосный агрегат, содержащий приводной электродвигательный и насосный узлы. Полая приемная сетка насоса выполнена в виде радиатора, сообщающегося одним концом с верхней частью внутренней полости электродвигателя, а другим с нижней частью внутренней полости электродвигателя, причем в указанной полости циркулирует жидкость. Помимо охлаждения двигателя через корпус в такой конструкции дополнительное охлаждение обеспечивается посредством непрерывной циркуляции жидкости во внутренней полости двигателя с последующим ее охлаждением в указанной приемной сетке насоса откачиваемой жидкостью, протекающей через сетку [SU 311046, F04D 7/06, F04D 13/10, 09.08.1971]. Недостатком этого электронасоса является малый коэффициент теплопередачи от двигателя к циркулирующей в его полости жидкости. Вследствие этого такая конструкция неэффективна в условиях высокого тепловыделения при использовании высокооборотных электродвигателей достаточно высокой мощности (десятки кВт и более). В этой ситуации возникает перегрев обмотки статора, нарушение (пробой) изоляции электродвигателя.Known submersible pump unit containing a drive electric motor and pump units. The hollow intake grid of the pump is made in the form of a radiator, communicating at one end with the upper part of the internal cavity of the electric motor, and the other with the lower part of the internal cavity of the electric motor, and the liquid circulates in the specified cavity. In addition to cooling the engine through the housing in this design, additional cooling is ensured by the continuous circulation of liquid in the internal cavity of the engine with its subsequent cooling in the specified suction grid of the pump with pumped liquid flowing through the grid [SU 311046, F04D 7/06, F04D 13/10, 09.08. 1971]. The disadvantage of this electric pump is the low heat transfer coefficient from the engine to the fluid circulating in its cavity. As a result of this, such a design is ineffective in conditions of high heat generation when using high-speed electric motors of sufficiently high power (tens of kW or more). In this situation, overheating of the stator winding occurs, violation (breakdown) of the insulation of the motor.

Для обеспечения оптимального температурного режима работы двигателя при выводе скважины на стационарный режим используют кожухи принудительного охлаждения двигателя. Размещение приводного электродвигателя внутри кожуха принудительного охлаждения обеспечивает увеличение скорости движения откачиваемой жидкости и соответственно повышает интенсивность охлаждения электродвигателя.To ensure the optimum temperature regime of the engine during the conclusion of the well to the stationary mode, covers of forced cooling of the engine are used. Placing the drive motor inside the forced cooling casing provides an increase in the speed of the pumped liquid and, accordingly, increases the cooling intensity of the electric motor.

Известен погружной электронасос, содержащий приводной погружной электродвигатель, охлаждаемый перекачиваемой жидкостью, насосный узел, кожух принудительного охлаждения (охладительная емкость) с отверстиями на его боковых и торцевых поверхностях, электродвигатель размещен внутри кожуха. При эксплуатации электронасоса откачиваемая жидкость через входные отверстия кожуха принудительного охлаждения поднимается к верхней части кожуха, омывает поверхность электродвигателя и охлаждает его [RU 2136970, F04D 13/10, 10.09.1999]. Недостатком этой конструкции является перегрев ПЭД и выход его из строя (при наличии газосепаратора на входе насоса), крайне неэффективная работа системы охлаждения при выводе скважины на режим. Экспериментально показано, что при наличии на входе насоса модуля газосепаратора нарушается нормальный режим циркуляции скважинной жидкости в кожухе и нет притока откачиваемой жидкости во входные отверстия кожуха.Known submersible electric pump containing a driving submersible motor, cooled by the pumped liquid, a pump unit, a forced cooling casing (cooling capacity) with holes on its side and end surfaces, the electric motor is located inside the casing. During operation of the electric pump, the pumped liquid through the inlet openings of the forced cooling casing rises to the upper part of the casing, washes the surface of the electric motor and cools it [RU 2136970, F04D 13/10, 09/10/1999]. The disadvantage of this design is the overheating of the SEM and its failure (in the presence of a gas separator at the pump inlet), the extremely inefficient operation of the cooling system when putting the well into operation. It has been experimentally shown that if there is a gas separator module at the pump inlet, the normal mode of circulation of the well fluid in the casing is violated and there is no inflow of pumped fluid into the inlet openings of the casing.

Ближайшим аналогом заявленного технического решения, принятым за прототип, является погружной насосный агрегат с системой принудительного охлаждения приводного электродвигателя, содержащий насос и приводной электродвигатель с теплообменником и гидрозащитой, размещенный в кожухе принудительного обтекания с отверстиями на боковой поверхности, центробежный газосепаратор, включающий вал с последовательно расположенными на валу шнековым узлом, центробежным сепарирующим узлом и дополнительным шнековым узлом, канал для отвода отсепарированной жидкости и канал для отвода газожидкостной смеси, входная часть канала для отвода газожидкостной смеси образована полостью с дополнительным шнековым узлом, кожух принудительного обтекания охватывает, по меньшей мере, часть внешних поверхностей электродвигателя, теплообменника и газосепаратора, боковые отверстия кожуха выполнены в его нижней части, конструкция кожуха выполнена с возможностью обеспечения протока жидкости, откачиваемой из межтрубного пространства, через вышеуказанные боковые отверстия кожуха по каналу, сформированному внутренней поверхностью кожуха и соответствующими внешними поверхностями электродвигателя и газосепаратора, к входным отверстиям газосепаратора. Двигатель известного погружного насосного агрегата содержит теплообменник, внешняя поверхность которого формирует часть внешней поверхности двигателя, а отверстия на боковой поверхности кожуха принудительного обтекания находятся ниже уровня внешней поверхности теплообменника. Газосепаратор известного погружного насосного агрегата имеет газоотводящие отверстия постоянного сечения [RU 2293217, F04D 13/10, F04D 29/58, 10.02.2007]. Недостатком известного погружного насосного агрегата является снижение надежности работы насосного агрегата из-за ограничения объема заливочной жидкости, который непосредственно восполняет утечки через торцевые уплотнения гидрозащиты, а также активная диффузия газовой фазы пластовой жидкости через развитые поверхности эластичных диафрагм, которые осуществляют выравнивание давления между внутренней полостью электродвигателя и внешним давлением пластовой жидкости. Основной объем заливочной жидкости при этом находится над горячей зоной электродвигателя и не позволяет в полной мере обеспечивать конвективную теплоперадачу внутри электродвигателя. Кроме того, нерегулируемая площадь газоотводящих каналов газосепаратора может приводить к срыву подачи насоса при работе установки в низкодебетном фонде скважин.The closest analogue of the claimed technical solution adopted for the prototype is a submersible pump unit with a forced cooling system of the drive motor, comprising a pump and a drive motor with a heat exchanger and hydraulic protection, located in the forced flow casing with holes on the side surface, a centrifugal gas separator, including a shaft with sequentially located on the shaft with a screw assembly, a centrifugal separating assembly and an additional screw assembly, a channel for separating the separator the liquid and the channel for discharging the gas-liquid mixture, the inlet of the channel for discharging the gas-liquid mixture is formed by a cavity with an additional screw assembly, the forced flow cover covers at least part of the outer surfaces of the electric motor, heat exchanger and gas separator, the side openings of the casing are made in its lower part, the casing design is made with the possibility of providing a flow of fluid pumped from the annulus through the above side openings of the casing along the channel, to the inner surface of the casing and the corresponding external surfaces of the electric motor and gas separator, to the inlet openings of the gas separator. The engine of the known submersible pump unit contains a heat exchanger, the outer surface of which forms part of the outer surface of the engine, and the holes on the side surface of the forced flow casing are below the level of the outer surface of the heat exchanger. The gas separator of a known submersible pump unit has gas outlet openings of constant cross section [RU 2293217, F04D 13/10, F04D 29/58, 02/10/2007]. A disadvantage of the known submersible pumping unit is the decrease in the reliability of the pumping unit due to the limitation of the volume of the filling fluid, which directly compensates for leaks through the mechanical seals of the hydraulic protection, as well as the active diffusion of the gas phase of the reservoir fluid through the developed surfaces of the elastic diaphragms that balance the pressure between the internal cavity of the electric motor and external pressure of the reservoir fluid. The main volume of the filling fluid is located above the hot zone of the electric motor and does not allow to fully provide convective heat transfer inside the electric motor. In addition, the unregulated area of the gas outlet channels of the gas separator can lead to a disruption of the pump supply during operation of the installation in a low debit well stock.

Задачей настоящей полезной модели является повышение надежности и долговечности работы погружной части установки в широком диапазоне эксплуатации.The objective of this utility model is to increase the reliability and durability of the immersion unit in a wide range of operation.

Указанный технический результат достигается за счет того, что погружной насосный агрегат, содержит расположенные на общей оси и соединенные общими фланцами и валами насос, газосепаратор, гидрозащиту и секционный электродвигатель с теплообменником и головкой токоввода, кожух принудительного обтекания с отверстиями на боковой поверхности, причем кожух принудительного обтекания выполнен секционным в виде тонкостенных обечаек, соединенных между собой внахлест, наружная часть корпуса головки токоввода для протока пластовой жидкости имеет продольные пазы и лыску, которая расположена в верхней части головки токоввода, непосредственно над ее пазухой, обечайка газосепаратора выполнена цилиндрической, тонкостенной и усеченной лыской по всей длине, на которой размещены захваты для крепления кабельного удлинителя, верхний край обечайки газосепаратора закреплен герметично на эксцентриковом верхнем держателе газосепаратора, имеющем лыску и расположенном выше входных отверстий газосепаратора, нижняя тонкостенная обечайка, охватывающая секционный электродвигатель и теплообменник, выполнена цилиндрической и соединена с теплообменником через эксцентриковый нижний держатель, газосепаратор выполнен в виде основной и дожимной геликоаксиальных ступеней, а гидрозащита имеет перепускные трубки, диафрагмы и по крайней мере две последовательных гидрозатворных части, разделенные промежуточной опорой позиционированной распорными втулками, верхним и нижним фланцами и демпферными шайбами в корпусе гидрозащиты.The specified technical result is achieved due to the fact that the submersible pump unit contains located on a common axis and connected by common flanges and shafts, a pump, a gas separator, hydraulic protection and a sectional electric motor with a heat exchanger and a current lead head, a forced flow casing with holes on the side surface, and a forced casing the flow around is made sectional in the form of thin-walled shells interconnected by an overlap, the outer part of the body of the current lead head for the reservoir fluid flow there are longitudinal grooves and flats located in the upper part of the current lead head, directly above its sinus, the gas separator shell is cylindrical, thin-walled and truncated flat along the entire length, on which are grips for attaching a cable extension, the upper edge of the gas separator shell is sealed to the eccentric upper a gas separator holder having a flange and located above the gas separator inlets, a lower thin-walled shell covering a sectional electric motor and heat the exchanger is cylindrical and connected to the heat exchanger through an eccentric lower holder, the gas separator is made in the form of a main and booster helicoaxial steps, and the hydroprotection has bypass tubes, diaphragms and at least two consecutive hydraulic shutter parts separated by an intermediate support positioned by spacer sleeves, upper and lower flanges and damper washers in the hydroprotection case.

Сущность полезной модели поясняется чертежами:The essence of the utility model is illustrated by drawings:

На фиг.1 показана погружная часть насосной установки;Figure 1 shows the submersible part of the pumping unit;

на фиг.2 показан вид А поперечного сечения газосепаратора и поперечное сечение верхнего держателя верхней секции кожуха принудительного обтекания;figure 2 shows a view A of a cross section of a gas separator and a cross section of the upper holder of the upper section of the forced flow casing;

на фиг.3 показан вид Б поперечного сечения гидрозащиты;figure 3 shows a view B of the cross section of the hydraulic protection;

на фиг.4 показана конструкция крепления средней секции - обечайки на головке токоввода и поперечное сечение головки токоввода электродвигателя с элементами крепления средней обечайки кожуха и каналами протока пластовой жидкости.figure 4 shows the design of the mounting of the middle section - shell on the current lead head and the cross section of the current lead head of the electric motor with fastening elements of the middle shell of the casing and the channels of the reservoir fluid.

Погружной насосный агрегат (фиг.1) с кожухом принудительного обтекания содержит насос 1, газосепаратор 2, гидрозащиту 3 и секционный электродвигатель 5 с головкой токоввода 4 и теплообменником 6, кожух принудительного обтекания, состоящий из тонкостенных обечаек - верхней 8, средней 9 и нижней 10. Верхняя обечайка 8 крепится верхним концом к верхнему эксцентриковому держателю 7. Нижняя обечайка 10 крепится к теплообменнику 6 нижним эксцентриковым держателем 11. На боковой поверхности нижней обечайки 10 выполнены отверстия для прохода пластовой жидкости. Обечайки кожуха 8, 9, 10 охватывают, по меньшей мере, основную часть внешних поверхностей газосепаратора 2, гидрозащиты 3, электродвигателя 5 с головкой токоввода 4 и теплообменника 6, при этом боковые отверстия нижней обечайки 10 могут быть снабжены фильтром сеткой с необходимой величиной ячейки для задержки взвешенных частиц недопустимых размеров. Конструкция сборного кожуха принудительного обтекания выполнена с возможностью обеспечения протока пластовой жидкости вдоль агрегатов, через вышеуказанные боковые отверстия кожуха, по каналу, сформированному внутренней поверхностью обечаек кожуха, соответствующими внешними поверхностями газосепаратора 2, гидрозащиты 3, электродвигателя 5 с головкой токоввода 4 и теплообменником 6 к входным отверстиям 12 газосепаратора 2. Входные отверстия на боковой поверхности нижней обечайки 10 кожуха принудительного обтекания находятся в нижней зоне теплообменника 6. Обечайки 8, 9, 10 сборного кожуха принудительного обтекания соединяются между собой внахлест. Величина нахлеста обечаек выбирается конструктивно.The submersible pump unit (Fig. 1) with a forced flow casing comprises a pump 1, a gas separator 2, a hydroprotection 3 and a sectional electric motor 5 with a current lead head 4 and a heat exchanger 6, a forced flow casing consisting of thin-walled shells - upper 8, middle 9 and lower 10 The upper shell 8 is attached with its upper end to the upper eccentric holder 7. The lower shell 10 is attached to the heat exchanger 6 with the lower eccentric holder 11. On the side surface of the lower shell 10 holes are made for the passage of formation fluid bones. The shells of the casing 8, 9, 10 cover at least the main part of the outer surfaces of the gas separator 2, hydroprotection 3, the electric motor 5 with the current lead head 4 and the heat exchanger 6, while the side openings of the lower shell 10 can be equipped with a mesh filter with the required cell size for delays of suspended particles of unacceptable sizes. The design of the compulsory flow around the casing is made with the possibility of ensuring the flow of reservoir fluid along the units, through the above-mentioned side openings of the casing, through a channel formed by the inner surface of the casing shells, the corresponding external surfaces of the gas separator 2, hydraulic protection 3, electric motor 5 with the current lead head 4 and heat exchanger 6 to the input openings 12 of the gas separator 2. The inlet openings on the side surface of the lower shell 10 of the forced flow casing are located in the lower e exchanger 6. Shells 8, 9, 10 precast casing forced flow interconnected overlapping. The size of the overlap of the shells is selected constructively.

Газосепаратор (вид А, фиг.2) содержит вал 13, с последовательно расположенными на нем основной геликоаксиальной ступенью 14 и дополнительной гиликоаксиальной дожимной ступенью 15, канал 16 для отвода отсепарированной жидкости и канал 17 для отвода газожидкостной смеси. В газосепараторе имеются радиальные подшипники 18 и 19, осевой подшипник 20. Вход пластовой жидкости в газосепаратор производится через отверстия 12. Газосепаратор снабжен в верхней части корпуса верхним эксцентриковым держателем 7, который сопряжен с верхней обечайкой кожуха 8. Верхняя обечайка кожуха 8 крепится к верхнему эксцентриковому держателю 7 винтами 21 (сечение Г-Г, фиг.2). Верхний эксцентриковый держатель 7 имеет лыску 22 для прокладки кабельного удлинителя.The gas separator (type A, FIG. 2) contains a shaft 13, with a main helicoaxial stage 14 and an additional glycoaxial booster stage 15 arranged sequentially on it, a channel 16 for removing the separated liquid and a channel 17 for removing the gas-liquid mixture. The gas separator has radial bearings 18 and 19, an axial bearing 20. The formation fluid enters the gas separator through the holes 12. The gas separator is equipped with an upper eccentric holder 7 in the upper part of the housing, which is interfaced with the upper shell of the casing 8. The upper shell of the casing 8 is attached to the upper eccentric holder 7 with screws 21 (section G-D, FIG. 2). The upper eccentric holder 7 has a flange 22 for laying a cable extension.

Гидрозащита (фиг.3) имеет вал 23, радиальные подшипники 24, 25, 26, осевые опоры вала 27, 28, сдвоенный узел торцовых уплотнений 29, эластичные диафрагмы 30, 31, перепускные трубки 32, 33, 34, демпферные шайбы 35, верхний 36 и нижний 38 фланцы, промежуточную опору 37. Верхний фланец 36 соединяет гидрозащиту с газосепаратором, а нижний фланец 38 соединяет гидрозащиту с головкой токоввода электродвигателя. Распорные втулки 39, 40 позиционируют промежуточную опору 37 в корпусе 41 гидрозащиты. Верхняя обечайка кожуха 8 охватывает зону корпуса гидрозащиты.Hydroprotection (Fig. 3) has a shaft 23, radial bearings 24, 25, 26, axial bearings of the shaft 27, 28, a twin mechanical seal assembly 29, elastic diaphragms 30, 31, bypass tubes 32, 33, 34, damper washers 35, the upper 36 and lower flanges 38, intermediate support 37. The upper flange 36 connects the hydraulic protection to the gas separator, and the lower flange 38 connects the hydraulic protection to the head of the motor current lead. Spacer sleeves 39, 40 position the intermediate support 37 in the housing 41 hydraulic protection. The upper shell of the casing 8 covers the area of the housing hydroprotection.

Головка токоввода (вид В, фиг.4) имеет в верхней части лыску 42 для проводки кабельного удлинителя, пазуху 43, эксцентриковую часть 44 корпуса головки токоввода 45, на которой крепится нижняя часть обечайки кожуха 9.The current lead head (view B, FIG. 4) has in the upper part a flange 42 for wiring a cable extension, a bosom 43, an eccentric part 44 of the current lead head housing 45, on which the lower part of the casing shell 9 is attached.

Корпус головки токоввода 45 выполнен с каналами 46 для протока пластовой жидкости (сечение Д-Д, фиг.4). При этом эксцентриковая часть 44 корпуса головки токоввода 45 смещена относительно общей оси гидрозащиты 3, газосепаратора 2 и насоса 1 на заданную величину. Средняя обечайка кожуха принудительного обтекания 9 выполнена по профилю корпуса головки токоввода 45 с захватом лыски 42 и обходом пазухи 43. Средняя обечайка кожуха 9 крепится к корпусу головки токоввода 45 винтами с потайной головкой 47.The housing of the current lead head 45 is made with channels 46 for the flow of formation fluid (section DD, FIG. 4). In this case, the eccentric part 44 of the casing of the current lead head 45 is offset relative to the common axis of the hydroprotection 3, gas separator 2 and pump 1 by a predetermined amount. The middle shell of the forced-flow casing 9 is made along the profile of the current lead head housing 45 with a flat flange 42 and bypassing the sinus 43. The middle shell of the casing 9 is attached to the current lead head housing 45 with countersunk screws 47.

Верхняя обечайка 8 кожуха принудительного обтекания снабжена захватами 48 для кабельного удлинителя.The upper shell 8 of the forced flow casing is provided with grippers 48 for a cable extension.

Нижняя обечайка 10 кожуха принудительного обтекания верхней своей частью крепится винтами на эксцентриковой части 44 корпуса головки токоввода 45, а нижней частью на нижнем эксцентриковом держателе 11 при помощи сварки.The lower shell 10 of the forced flow casing with its upper part is fixed with screws on the eccentric part 44 of the current lead head housing 45, and the lower part on the lower eccentric holder 11 by welding.

Погружной насосный агрегат работает следующим образом: поток откачиваемой мультифазной пластовой жидкости поступает через боковые отверстия нижней обечайки 10 в кольцевой канал между кожухом принудительного обтекания и наружной поверхностью корпусов агрегатов погружной части последовательно теплообменника 6, секционного электродвигателя 5 с головкой токоввода 4, гидрозащиты 3 и газосепаратора 2. Благодаря наличию сборного кожуха принудительного обтекания скорость в указанном зазоре обтекания жидкости увеличивается в несколько раз, например с 30 см/сек до 1 м/с.The submersible pump unit operates as follows: the pumped multiphase formation fluid flows through the side openings of the lower shell 10 into the annular channel between the forced flow casing and the outer surface of the units of the immersion part of the heat exchanger 6 in series, the sectional electric motor 5 with the current lead 4, the hydraulic protection 3 and the gas separator 2 . Due to the presence of the compulsory casing of the forced flow around, the speed in the specified clearance of the fluid flow increases several times, For example a 30 cm / sec to 1 m / s.

Пластовая жидкость обтекает и охлаждает внешнюю поверхность теплообменника 6 и секционного электродвигателя 5, далее ее поток проходит через входные отверстия 12 газосепаратора 2 в геликоаксиальную ступень 14. Здесь давление газожидкостной смеси повышается, где происходит разделение ее в поле центробежных сил на газовую и жидкую фазы. Далее отсепарированая газовая фаза поступает в полость дожимной геликоаксиальной ступени 15 газосепаратора 2 (фиг.2), и затем выносится по газоотводным каналам 17 в межтрубное пространство эксплуатационной колонны.The formation fluid flows around and cools the outer surface of the heat exchanger 6 and the sectional electric motor 5, then its flow passes through the inlet openings 12 of the gas separator 2 to the helicoaxial stage 14. Here, the pressure of the gas-liquid mixture rises, where it separates in the field of centrifugal forces into gas and liquid phases. Next, the separated gas phase enters the cavity of the booster helicoaxial stage 15 of the gas separator 2 (Fig.2), and then is carried out through the gas outlet channels 17 into the annular space of the production casing.

В начальный период эксплуатации установки при нагреве секционного электродвигателя давление заливочной жидкости внутри электродвигателя увеличиваться и избыточный объем заливочной жидкости выходит наружу через предохранительные клапаны гидрозащиты, поскольку при заполнении секционного электродвигателя количество заливочной жидкости равно рабочему пространству внутренней полости электродвигателя и гидрозащиты.During the initial period of operation of the installation, when the sectional electric motor is heated, the pressure of the filling liquid inside the electric motor increases and the excess volume of the filling liquid comes out through the safety valves of the hydraulic protection, since when filling the sectional electric motor, the amount of the filling liquid is equal to the working space of the internal cavity of the electric motor and the hydraulic protection.

При технологических остановках насосной установки происходит остывание заливочной жидкости, при этом уменьшение рабочего объема жидкости компенсируется деформацией эластичных диафрагм 30, 31. (фиг.3) Две последовательных гидрозатворных части гидрозащиты увеличивают объем заливочной жидкости, увеличивая при этом долговечность работы электродвигателя насосной установки.During technological stops of the pump installation, the filling fluid cools down, while the decrease in the working volume of the liquid is compensated by the deformation of the elastic diaphragms 30, 31. (Fig. 3) Two consecutive hydraulic shutter parts of the hydraulic protection increase the volume of the filling fluid, while increasing the durability of the pump installation electric motor.

В нерасчетном режиме (пластовая жидкость практически не содержит газа), например в ситуации вывода скважины на режим, дожимная геликоаксиальная ступень предотвращает нежелательный эффект забора пластовой жидкости через каналы из межтрубного пространства в каналы для отвода отсепарированной жидкости, а это может также снизить теплоотвод секционного электродвигателя через пластовую жидкость, находящуюся в зазоре между кожухом и корпусами агрегатов погружной части.In the off-design mode (the formation fluid practically does not contain gas), for example, in a situation when the well is switched to the mode, the booster helicoaxial stage prevents the undesirable effect of the reservoir fluid intake through the channels from the annulus to the channels for removing the separated fluid, and this can also reduce the heat dissipation of the sectional electric motor through formation fluid located in the gap between the casing and the bodies of the submersible units.

Вышеописанная конструкция позволяет обеспечивать эффективную работу кожуха принудительного обтекания в момент вывода скважины на режим. Кроме того, дожимная геликоаксиальная ступень повышает эффективность теплоотвода в момент срыва подачи насоса и восстановления его подачи, так как постоянно осуществляется локальная циркуляция пластовой жидкости в пространстве под кожухом погружной части насосной установки. Этот эффект позволяет успешно, то есть без перегрева секционного электродвигателя, проходить нерасчетные режимы работы насоса без остановки его вращения в ожидании оптимального натекания пластовой жидкости для уменьшения свободного газа на приемных отверстиях нижней обечайки кожуха.The above design allows for efficient operation of the forced flow casing at the time the well is brought into operation. In addition, the booster helicoaxial stage increases the efficiency of heat removal at the time of disruption of the pump supply and restoration of its supply, since local formation fluid is constantly circulated in the space under the casing of the submersible part of the pump installation. This effect allows you to successfully, that is, without overheating of the sectional electric motor, to pass off-design pump operation modes without stopping its rotation in anticipation of optimal leakage of the formation fluid to reduce free gas at the receiving holes of the lower shell of the casing.

Возможность оптимизации и регулирование максимального поперечного габаритного размера погружной части насосного агрегата позволяют эксплуатировать погружной насосный агрегат в широком диапазоне режимов и диаметров эксплуатационных колонн нефтяных скважин.The possibility of optimization and regulation of the maximum transverse overall dimension of the submersible part of the pumping unit allows the submersible pumping unit to be operated in a wide range of modes and diameters of oil production casing.

Выполнение кожуха принудительного обтекания из тонкостенных обечаек позволяет повысить технологичность сборки насосного агрегата.The implementation of the forced flow casing of thin-walled shells can improve the manufacturability of the Assembly of the pumping unit.

Claims

Submersible pump unit containing located on a common axis and connected by common flanges and shafts, a pump, a gas separator, hydraulic protection, a sectional electric motor with a heat exchanger and a current lead head, a forced flow casing with holes on the side surface, characterized in that the forced flow casing is made sectional in the form of thin-walled shells interconnected by an overlap, the outer part of the housing of the current lead head for the formation fluid duct has longitudinal grooves and a flange, which is located in the upper part of the current lead head, directly above its bosom, the gas separator shell is cylindrical, thin-walled and truncated flat along the entire length, on which are grips for attaching a cable extension, the upper edge of the gas separator shell is sealed on the upper eccentric holder of the gas separator, which has a flange located above gas separator inlets, the lower thin-walled shell covering the sectional electric motor and heat exchanger, is made cylindrical and connected with a heat exchanger through the lower eccentric holder, the gas separator is made in the form of the main and booster helicoaxial steps, and the hydroprotection has bypass tubes, diaphragms and at least two successive hydraulic shutter parts separated by an intermediate support positioned by spacer sleeves, upper and lower flanges and damper washers in the hydroprotection.