RU139200U1

RU139200U1 - LIQUID INJECTION INSTALLATION

Info

Publication number: RU139200U1
Application number: RU2013151409/03U
Authority: RU
Inventors: Олег Алексеевич Толстогузов; Павел Владимирович Котельников; Дмитрий Алексеевич Петров
Original assignee: Закрытое Акционерное Общество "Новомет-Пермь"
Priority date: 2013-11-19
Filing date: 2013-11-19
Publication date: 2014-04-10

Abstract

1. Установка для закачки жидкости в пласт, содержащая наземный электродвигатель, установленный на верхней площадке рамы, узел подвода, вал которого соединен с валом электродвигателя, погружной центробежный насос, колонну насосно-компрессорных труб - НКТ, соединенную с центробежным насосом, разделитель колонн, гидравлический якорь, смонтированный на верхнем конце колонны НКТ, обратный клапан и пакер, отличающаяся тем, что вал узла подвода соединен с валом электродвигателя посредством магнитной муфты, ниже которой на валу узла подвода установлен магнитный сепаратор, обратный клапан смонтирован на выходе центробежного насоса, на колонне НКТ выше разделителя колонн размещен переводник-центратор, при этом колонна НКТ оснащена аварийным разделителем колонн с гидравлическим якорем, расположенными над переводником-центратором.2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что верхняя площадка рамы снабжена подвижными упорами для регулировки радиального положения электродвигателя.1. Installation for pumping fluid into the reservoir, containing a ground-based electric motor installed on the upper platform frame, a supply unit, the shaft of which is connected to the motor shaft, a submersible centrifugal pump, a tubing string — tubing connected to a centrifugal pump, a column separator, hydraulic An anchor mounted on the upper end of the tubing string, a check valve and a packer, characterized in that the shaft of the supply unit is connected to the motor shaft by means of a magnetic coupling, below which on the shaft of the unit A magnetic separator has been updated, a non-return valve is mounted at the outlet of the centrifugal pump, a centralizer sub is placed on the tubing string above the column separator, while the tubing string is equipped with an emergency column separator with a hydraulic armature located above the centralizer sub. 2. Installation according to claim 1, characterized in that the upper platform frame is equipped with movable stops for adjusting the radial position of the electric motor.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к насосным установкам, предназначенным для нагнетания жидкости под высоким давлением в пласт.The proposed utility model relates to pumping units designed for injection of fluid under high pressure into the reservoir.

Из существующего уровня техники известна установка для закачки жидкости в пласт, содержащая погружной насос с электродвигателем, колонну насосно-компрессорных труб (НКТ) и пакер, установленный над пластом [патент №2163661 C2, МПК E21B 43/20, 2001].From the existing level of technology, there is a known installation for pumping fluid into a formation containing a submersible pump with an electric motor, a tubing string (tubing) and a packer installed above the formation [Patent No. 2163661 C2, IPC E21B 43/20, 2001].

Электродвигатель установлен над устьем скважины и соединен валом через сальниковое уплотнение с погружным насосом. Входное отверстие насоса сообщено с водоводом, выходное - с полостью насосно-компрессорных труб. Колонна НКТ, перфорированная в нижней части, проходит с возможностью скольжения сквозь пакер и упирается в забой. В верхней части НКТ имеется разъемное подвижное соединение типа плунжер-цилиндр.The electric motor is installed above the wellhead and is connected by a shaft through an stuffing box seal with a submersible pump. The pump inlet is in communication with the water conduit, the outlet - with the cavity of the tubing. The tubing string, perforated at the bottom, slides through the packer and abuts against the bottom. In the upper part of the tubing there is a detachable movable connection of the plunger-cylinder type.

Недостатками известной конструкции является наличие сальникового уплотнения, которое быстро изнашивается и рассчитано на низкие давления; недостаточная надежность из-за отсутствия центрирования в осевом и радиальном направлении; выполнение соединений подвижными, что не обеспечивает достаточной герметичности установки.The disadvantages of the known design is the presence of the packing, which quickly wears out and is designed for low pressures; insufficient reliability due to the lack of centering in the axial and radial directions; the connections are movable, which does not provide sufficient tightness of the installation.

Известна также установка для закачки жидкости в пласт, содержащая устьевую арматуру, центробежный насос, электродвигатель, колонну НКТ, обратный клапан, установленный на конце центробежного насоса, пакер и контейнер [патент RU №92089 U1, МПК E21B 43/20, 2010]. Соединенные неподвижно устьевая арматура, контейнер, колонна НКТ и пакер образуют герметичный канал. Устьевая арматура обеспечивает подвод жидкости в эксплуатационную колонну. При необходимости проведения геофизических измерений установка может быть снабжена измерительным оборудованием с геофизическим кабелем. Кроме того, установка может содержать дополнительный обратный клапан, который устанавливается на колонне НКТ.There is also known an installation for pumping fluid into a formation containing wellhead valves, a centrifugal pump, an electric motor, a tubing string, a check valve installed at the end of a centrifugal pump, a packer and a container [patent RU No. 92089 U1, IPC E21B 43/20, 2010]. The fixed wellhead reinforcement, container, tubing string and packer are connected to form a sealed channel. Wellhead valves provide fluid inlet to production casing. If it is necessary to conduct geophysical measurements, the installation can be equipped with measuring equipment with a geophysical cable. In addition, the installation may contain an additional check valve, which is installed on the tubing string.

К недостаткам данной конструкции относится отсутствие центрирования, что усложняет сборку, применение уплотнений вала двигателя, обладающих недостаточной герметичностью и диапазоном рабочих давлений.The disadvantages of this design include the lack of centering, which complicates the assembly, the use of motor shaft seals with insufficient tightness and a range of operating pressures.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой полезной модели является установка для закачки жидкости в пласт, содержащая устьевую арматуру, наземный электродвигатель, установленный на верхней площадке рамы, узел подвода, вал которого соединен с валом электродвигателя, погружной центробежный насос, колонну насосно-компрессорных труб (НКТ), соединенную с центробежным насосом посредством разделителя колонн в виде подвижного соединения полый плунжер - цилиндр, обратный клапан, расположенный ниже подвижного соединения, трубку, сообщающую полость колонны НКТ с датчиком давления, устройство для доставки геофизического прибора в полость колонны НКТ, пакер и гидравлический якорь, смонтированный на верхнем конце колонны НКТ. Запорный орган обратного клапана выполнен в виде подпружиненной поворотной заслонки, а на верхнем конце колонны НКТ смонтирован гидравлический якорь [патент RU №58173 U1 МПК E21B 43/20, 2006].The closest in technical essence to the proposed utility model is an installation for pumping fluid into a formation containing wellhead fittings, a surface electric motor installed on the upper platform frame, a supply unit, the shaft of which is connected to the motor shaft, a submersible centrifugal pump, and a tubing string ( Tubing), connected to a centrifugal pump through a column separator in the form of a movable connection, a hollow plunger - cylinder, a check valve located below the movable connection, a tube, oobschayuschuyu cavity tubing to a pressure sensor, a device for delivery of geophysical instrument into the cavity tubing, and a hydraulic anchor packer is mounted on the upper end of the tubing. The shutoff valve of the non-return valve is made in the form of a spring-loaded rotary damper, and a hydraulic armature is mounted on the upper end of the tubing string [RU patent No. 58173 U1 IPC E21B 43/20, 2006].

Недостатками данной конструкции является низкая герметичность соединения электродвигателя и насоса, ограничивающая входные давления на насос.The disadvantages of this design is the low tightness of the connection of the electric motor and the pump, limiting the inlet pressure on the pump.

Задачей, на решение которой направленf заявленная полезная модель, является обеспечение высокого давления на входе в установку, герметичности, долговечности и надежности конструкции.The task to which the claimed utility model is aimed is to ensure high pressure at the inlet of the installation, tightness, durability and reliability of the structure.

Указанный технический результат достигается тем, что в установке для закачки жидкости в пласт, содержащей наземный электродвигатель, установленный на верхней площадке рамы, узел подвода, вал которого соединен с валом электродвигателя, погружной центробежный насос, колонну насосно-компрессорных труб (НКТ), соединенную с центробежным насосом посредством разделителя колонн, гидравлический якорь, смонтированный на верхнем конце колонны НКТ, обратный клапан и пакер, согласно полезной модели, вал узла подвода соединен с валом электродвигателя посредством магнитной муфты, ниже которой на валу узла подвода установлен магнитный сепаратор, обратный клапан смонтирован на выходе центробежного насоса, на колонне НКТ выше разделителя колонн размещен переводник центратор, при этом колонна НКТ оснащена дополнительным разделителем колонн с гидравлическим якорем, расположенными над переводником центратором.The specified technical result is achieved by the fact that in the installation for pumping fluid into the formation containing a ground-based electric motor installed on the upper platform frame, a supply unit, the shaft of which is connected to the motor shaft, a submersible centrifugal pump, a tubing string connected to by a centrifugal pump by means of a column separator, a hydraulic anchor mounted on the upper end of the tubing string, check valve and packer, according to a utility model, the supply unit shaft is connected to the electric motor shaft To use a magnetic coupling below which a magnetic separator is mounted on the shaft of the supply unit, a non-return valve is mounted at the outlet of the centrifugal pump, a centralizer sub is placed on the tubing string above the column separator, and the tubing string is equipped with an additional column separator with a hydraulic anchor located above the centralizer sub.

Для регулировки радиального положения электродвигателя верхняя площадка рамы снабжена подвижными упорами.To adjust the radial position of the electric motor, the upper platform area is equipped with movable stops.

Для демонтажа насоса без стравливания давления в колоннах НКТ установка может быть оснащена, также как и в прототипе, обратным клапаном, смонтированным ниже соединения центробежного насоса с НТК.For dismantling the pump without bleeding the pressure in the tubing strings, the installation can be equipped, as in the prototype, with a check valve mounted below the connection of the centrifugal pump with the STC.

Применение магнитной муфты для соединения валов обеспечивает подачу жидкости на вход установки под высоким давлением благодаря абсолютной герметичности узла подвода со стороны двигателя и сохранению в процессе работы соосности валов электродвигателя и узла подвода, предохраняет установку от поломки при заклинивании валов узла подвода или насоса, что повышает ее долговечность и надежность. Магнитный сепаратор защищает магнитную муфту от попаданий металлических включений из перекачиваемого продукта.The use of a magnetic coupling for connecting the shafts ensures the supply of fluid to the inlet of the installation under high pressure due to the absolute tightness of the motor supply unit and the alignment of the motor shafts and the supply unit during operation, prevents the installation from breaking when the shafts of the supply unit or pump are jammed, which increases it durability and reliability. A magnetic separator protects the magnetic coupling from metal impurities from the pumped product.

Установка обратного клапана на выходе насоса предотвращает обратный ход жидкости в насос. Наличие переводника центратора обеспечивает центрирование оборудования в радиальном направлении при сборке оборудования и колонны НКТ. Дополнительный разделитель колонн предназначен для аварийного отсоединения насоса от колонны НКТ в случае необходимости изъятия установки из эксплуатационной колонны, а расположенный под ним гидравлический якорь позволяет разгрузить установку от нагрузки (веса) оборудования, погруженного в колонну, при аварийном отсоединении.Installing a check valve at the pump outlet prevents fluid from returning to the pump. The presence of a centralizer sub ensures centering of the equipment in the radial direction when assembling the equipment and tubing string. An additional column separator is designed for emergency disconnection of the pump from the tubing string if it is necessary to remove the installation from the production string, and the hydraulic anchor located under it allows unloading the installation from the load (weight) of equipment immersed in the column during emergency disconnection.

На фиг. 1 представлен общий вид предлагаемой установки в сборе.In FIG. 1 shows a General view of the proposed installation Assembly.

Установка для закачки жидкости в пласт содержит электродвигатель 1, установленный на верхней площадке рамы 2, снабженной регулируемыми упорами 3, посредством которых при монтаже достигается соосность электродвигателя 1 с установкой. Рама 2 закреплена на узле подвода 4, содержащим перфорированные опоры 5 и входной патрубок 6. Вал электродвигателя 1 соединен с валом узла подвода 4 через установленную на нижней площадке рамы 2 магнитную муфту 7, ниже которой на валу узла подвода 4 размещен магнитный сепаратор 8. Узел подвода 4 герметично установлен на эксплуатационной колонне 9. К узлу подвода 4 герметично прикреплен погружной центробежный насос 10, на который через муфту 11 передается вращения с электродвигателя 1. Насос 10 установлен в эксплуатационной колонне 9 и образует кольцевой зазор с внутренней поверхностью ее стенок. На выходе насоса 10 смонтирован клапан обратный 12. Центробежный насос 10 соединен с колонной НКТ 17 посредством разделителя колонн 16, представляющего собой полый поршень с цилиндром и соединенного с якорем гидравлическим 18. Над разделителем колонн 16 расположен переводник центратор 15, препятствующий радиальному смещению установки при ее размещении в колонне. Колонна НКТ 17 дополнительно оснащена аварийным разделителем колонн 13 в виде подвижного соединения полый плунжер-цилиндр, расположенным над переводником центратором 15 и закрепленным в якоре гидравлическом 14. Применение такого соединения обеспечивает аварийное отсоединение насоса от колонны НКТ 17, что повышает надежность установки. К выходу якоря гидравлического 18 крепятся колонны НКТ, зафиксированные в пакере 19.Installation for pumping fluid into the reservoir contains an electric motor 1 mounted on the upper platform of the frame 2, equipped with adjustable stops 3, through which during installation the alignment of the electric motor 1 with the installation is achieved. The frame 2 is mounted on the supply unit 4, containing perforated supports 5 and the inlet pipe 6. The shaft of the electric motor 1 is connected to the shaft of the supply unit 4 through a magnetic coupling 7 mounted on the lower platform of the frame 2, below which a magnetic separator 8 is located on the shaft of the supply unit 4. inlet 4 is hermetically mounted on production casing 9. A submersible centrifugal pump 10 is tightly attached to the supply unit 4, to which rotations from electric motor 1 are transmitted through clutch 11. Pump 10 is installed in production casing 9 and forms a ring howl clearance with the inner surface of its walls. A check valve 12 is mounted at the outlet of the pump 10. The centrifugal pump 10 is connected to the tubing string 17 through a column separator 16, which is a hollow piston with a cylinder and connected to a hydraulic armature 18. A centralizer 15 is located above the column separator 16, which prevents the installation from radial displacement placing in a column. The tubing string 17 is additionally equipped with an emergency separator of the columns 13 in the form of a movable hollow plunger-cylinder connection located above the sub centralizer 15 and mounted in the hydraulic armature 14. The use of such a connection provides emergency disconnection of the pump from the tubing string 17, which increases the reliability of the installation. To the output of the hydraulic anchor 18, tubing columns are fixed, fixed in the packer 19.

Установка для закачки жидкости работает следующим образом.Installation for pumping liquid works as follows.

Во входной патрубок 6 узла подвода 4 под начальным высоким давлением подается закачиваемая жидкость, которая поступает через перфорированные опоры 5 в центробежный насос 10, открывает обратный клапан 12, и проходит через разделитель колонн 13, якорь гидравлический 14, переводник центратор 15, разделитель колонн 16, якорь гидравлический 18 и закачивается в пласт по колонне НКТ 17, закрепленной в пакере 19. После заполнения установки жидкостью происходит включение электродвигателя 1, укрепленного на верхней площадке рамы 2, вращение последовательно передается на вал узла подвода 4 через магнитную муфту 7 и затем через муфту 11 на вал насоса 10. После прохождения через насос 10 давление закачиваемой жидкости значительно повышается. В случае возникновения аварийной ситуации, например, завала погружного оборудования, происходит разъединение аварийного разделителя колонн 13, что позволяет беспрепятственно извлечь насос из эксплуатационной колонны.In the inlet pipe 6 of the supply unit 4, an injected liquid is supplied under the initial high pressure, which enters through the perforated bearings 5 to the centrifugal pump 10, opens the check valve 12, and passes through the column separator 13, hydraulic anchor 14, centralizer sub 15, column separator 16, the hydraulic anchor 18 and is pumped into the formation along the tubing string 17 fixed in the packer 19. After filling the installation with liquid, the motor 1 is turned on, mounted on the upper platform of the frame 2, rotation is sequentially It is transmitted to the shaft of the supply unit 4 through the magnetic coupling 7 and then through the coupling 11 to the shaft of the pump 10. After passing through the pump 10, the pressure of the injected liquid increases significantly. In the event of an emergency, for example, a blockage of submersible equipment, the emergency separator of the columns 13 is disconnected, which allows you to freely remove the pump from the production casing.

Таким образом, предлагаемая конструкция является более технологичной за счет герметичности узла подвода со стороны двигателя, обеспечивает соосность валов установки, что гарантирует надежную работу установки при высоких входных давлениях, отличается простотой при сборке, и повышает надежность при возникновении аварийных ситуаций за счет наличия дополнительного якоря и разделителя колонн аварийного.Thus, the proposed design is more technologically advanced due to the tightness of the supply unit on the engine side, ensures alignment of the installation shafts, which ensures reliable operation of the installation at high inlet pressures, is easy to assemble, and increases reliability in emergency situations due to the presence of an additional armature and emergency column separator.

Claims

1. Installation for pumping fluid into the reservoir, containing a ground-based electric motor installed on the upper platform frame, a supply unit, the shaft of which is connected to the motor shaft, a submersible centrifugal pump, a tubing string — tubing connected to a centrifugal pump, a column separator, hydraulic An anchor mounted on the upper end of the tubing string, a check valve and a packer, characterized in that the shaft of the supply unit is connected to the motor shaft by means of a magnetic coupling, below which on the shaft of the unit A magnetic separator has been updated, a non-return valve is mounted at the outlet of the centrifugal pump, a centralizer sub is placed on the tubing string above the column separator, and the tubing string is equipped with an emergency column separator with a hydraulic armature located above the centralizer sub.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the upper platform frame is equipped with movable stops for adjusting the radial position of the electric motor.