RU18183U1

RU18183U1 - DEPTH PUMP INSTALLATION

Info

Publication number: RU18183U1
Application number: RU2001100027/20U
Authority: RU
Inventors: Е.П. Жеребцов; А.Н. Авраменко; Р.Н. Ахметвалеев; А.Ф. Садыков; В.В. Васильев; мов Р.Р. Ахт; Р.Р. Ахтямов; Р.Н. Галеев; Р.Д. Габитов
Original assignee: Акционерное общество "Татнефть"
Priority date: 2001-01-03
Filing date: 2001-01-03
Publication date: 2001-05-27

Abstract

(54) Глубинно-насосная установка(54) Submersible pumping unit

(57) Использование: при добыче нефти. Сущность полезной модели: содержит последовательно соединенные винтовой насос 1 и погружной электродвигатель 2 с гидрозащитой, расположенные в скважине 3 в нижней части колонны насосно-компрессорных труб 4. В винтовом насосе в цилиндрическом корпусе 5, содержащим всасывающие 6 и нагнетательное 7 окно, в рабочей полости 8, выполненной в виде цилиндрических расточек, расположены параллельно два сопряженных ротора 9 с выполненными на них нарезками в виде прямоугольной резьбы. Вращение от ведущего ротора, соединенного с валом электродвигателя зубчатой передачей 1 с внутренним зацеплением, ведомому передаётся механизмом синхронизации, содержащим шестерни 13. В верхней части корпуса выполнена дополнительная цилиндрическая полость 20 частично заполненная маслом и сообщенная по трубкам 21 и 22 с полостью 12 под рабочей полостью. Установка более надежна при работе и имеет большую удельную производительность. 1 з.п. ф-лы, 3 илл.(57) Use: in oil production. The essence of the utility model: it contains a series-connected screw pump 1 and a submersible motor 2 with hydraulic protection, located in the borehole 3 at the bottom of the tubing string 4. In a screw pump in a cylindrical housing 5 containing a suction 6 and a discharge 7 window, in the working cavity 8, made in the form of cylindrical bores, two paired rotors 9 are arranged in parallel with the cuts in the form of a rectangular thread. The rotation from the driving rotor connected to the electric motor shaft by gear 1 with internal gearing is transmitted to the driven gear by a synchronization mechanism containing gears 13. In the upper part of the housing, an additional cylindrical cavity 20 is partially filled with oil and communicated through tubes 21 and 22 with a cavity 12 under the working cavity . The installation is more reliable during operation and has a greater specific productivity. 1 s.p. f-ly, 3 ill.

РЕФЕРАТESSAY

Description

ГЛУБИННО-НАСОСНАЯ УСТАНОВКАDEPTH PUMP INSTALLATION

Область техники, к которой относится полезная модель.The technical field to which the utility model belongs.

Полезная модель относится к области нефтедобывающей промышленности, в частности к устройствам для откачки нефти из скважин насосным способом.The utility model relates to the field of the oil industry, in particular to devices for pumping oil from wells by a pumping method.

Уровень техникиState of the art

Известна глубинно-насосная установка, содержащая расположенные в скважине в нижней части колонны насосно-компрессорных труб погружной винтовой насос со всасывающим и нагнетательным окнами, последовательно соединенный с погружным электродвигателем с гидрозащитой (см. Д.Ф.Балденко, и др. «Винтовые насосы, М., Машиностроение, 1982, стр. 118).A well-known deep-well pump installation comprising a submersible screw pump located in a borehole at the bottom of the tubing string with a suction and discharge windows, connected in series with a submersible motor with hydraulic protection (see D.F. Baldenko, and others. "Screw pumps, M., Engineering, 1982, p. 118).

Винтовой насос содержит цилиндрический корпус с двумя последовательно соединенными рабочими полостями в виде винтовых резиновых обойм, в которых размещены два последовательно соединенных винтовых ротора с образованием полостей всасывания и нагнетания.The screw pump contains a cylindrical housing with two serially connected working cavities in the form of screw rubber cages, in which two screw rotors are connected in series with the formation of the suction and discharge cavities.

Недостатком известной глубинно-насосной установки является низкая надежность, особенно при работе в искривленных стволах скважин, из-за значительных габаритов по длине.A disadvantage of the known downhole pumping installation is low reliability, especially when working in curved wellbores, due to the significant dimensions along the length.

Указанный недостаток устранен в известной глубинно-насосной установке, содержащей расположенный в скважине в нижней части колонны насосно-компрессорных труб винтовой насос со всасывающим и нагнетательным окнами, включающий цилиндрический корпус, два винтовых ротора с нарезкой в виде прямоугольной резьбы, сопряженных между собой шестернями синхронизациии, погружной электродвигатель с гидрозащитой, вал которого соединен через шарнирную муфту с ведущим ротором насоса. Рабочие полости корпуса выполнены в виде цилиндрических расточек, расположенных в корпусе параллельно, а центры вращения роторов в поперечном сечении корпуса расположены на прямой, параллельной его диаметру. На стороне нагнетания уста 001100027This drawback is eliminated in a well-known deep-well pump installation, comprising a screw pump with a suction and discharge windows located in a well in the lower part of the tubing string, including a cylindrical body, two screw rotors with a thread in the form of a rectangular thread, interconnected by synchronization gears, submersible motor with hydraulic protection, the shaft of which is connected through an articulated coupling to the driving rotor of the pump. The working cavity of the housing is made in the form of cylindrical bores located in the housing in parallel, and the centers of rotation of the rotors in the cross section of the housing are located on a straight line parallel to its diameter. On the side of the injection mouth 001100027

fc-.W-T, .,..(.,..„i til iiiil Illll III IIfc-.W-T,., .. (., .. „i til iiiil Illll III II

МПК4 E 21В 43/00, F 04B 47/00MPK4 E 21V 43/00, F 04B 47/00

новки установлены разгрузочные диски (см. Свидетельство Российской Федерации на полезную модель № 10212 , МПК F21B43/00, приоритет 26.05.98).unloading disks have been installed (see Russian Federation Certificate for Utility Model No. 10212, IPC F21B43 / 00, priority 26.05.98).

Основным недостатком известной установки является ненадежная система смазки и отвода тепловыделений от зубчатого зацепления синхронизирующих шестерен винтового насоса, от подшипников и уплотнений через наружную стенку корпуса в окружающую насос жидкость.The main disadvantage of the known installation is the unreliable lubrication and heat dissipation system from the gearing of the synchronizing gears of a screw pump, from bearings and seals through the outer wall of the housing into the fluid surrounding the pump.

При отклонении от параллельности валов электродвигателя и ведущего ротора возможна относительная неравномерность вращения ротора.If the shafts of the electric motor and the driving rotor deviate from parallelism, relative non-uniformity of the rotor rotation is possible.

Сущность полезной моделиUtility Model Essence

Для повышения надежности работы путем совершенствования системы смазки и отвода тепла в окружающую среду в известной глубинно-насосной установке, содержащей расположенный в скважине в нижней части колонны насосно-компрессорных труб винтовой насос со всасывающим и нагнетательным окнами, включающий цилиндрический корпус с рабочей полостью в виде двух параллельных корпусу цилиндрических расточек, в которой размещены два винтовых ротора с образованием полостей всасывания и нагнетания, роторы имеют нарезку в виде прямоугольной резьбы и сопряжены между собой шестернями синхронизации, размещенными в полости цилиндрического корпуса насоса под рабочей полостью, центры вращения роторов в поперечном сечении корпуса расположены на прямой, параллельной диаметру насоса, один из роторов соединен с валом погружного электродвигателя, снабженного гидрозащитой, согласно полезной модели, в цилиндрическом корпусе насоса параллельно рабочей полости выполнена дополнительная полость частично заполненная смазочным маслом, при этом воздушный и масляный объёмы дополнительной полости сообщены с помощью отдельных трубок с полостью цилиндрического корпуса насоса под рабочей полостью, а на валах роторов установлены торцевые уплотнения для отделения рабочей полости от полости под ней.To improve the reliability of work by improving the lubrication system and heat removal to the environment in a well-known deep-well pump installation containing a screw pump with suction and discharge windows located in the borehole at the bottom of the tubing string, including a cylindrical body with a working cavity in the form of two parallel to the housing of cylindrical bores, in which two screw rotors are placed with the formation of suction and discharge cavities, the rotors are cut in the form of a rectangular thread and are interconnected by synchronization gears located in the cavity of the cylindrical pump housing under the working cavity, the centers of rotation of the rotors in the cross section of the housing are located on a straight line parallel to the diameter of the pump, one of the rotors is connected to the shaft of a submersible motor equipped with hydraulic protection, according to a utility model, in a cylindrical housing parallel to the working cavity, an additional cavity is partially filled with lubricating oil, while the air and oil volumes of the additional cavity communicated via separate tubes with a cylindrical cavity of the pump housing under the working chamber and the rotors on the shafts mounted face seals for separating the working chamber from the cavity beneath.

Такое исполнение установки позволит обеспечить не только смазку шестерен синхронизации, зубчатой передачи с внутренним зацеплением, подшипников, исключив утечки масла, но и отвод тепловыделений от них и торцевых уплотнений к корпусу насоса и через его стенку в окружающую насос жидкость.Such a design of the installation will allow not only the lubrication of synchronization gears, gears with internal gearing, bearings, eliminating oil leakage, but also the removal of heat from them and mechanical seals to the pump casing and through its wall into the fluid surrounding the pump.

Кроме того, погружной электродвигатель и соединенный с ним ротор взаимодействуют через зубчатую передачу с внутренним зацеплением.In addition, the submersible motor and the rotor connected to it interact via a gear train with internal gearing.

Такая передача крутящего момента позволит исключить относительную неравномерность вращения ротора, увеличить число его оборотов и сократить объём полости цилиндрического корпуса насоса под рабочей полостью. Перечень фигур, чертежейThis transmission of torque will eliminate the relative unevenness of the rotor rotation, increase the number of revolutions and reduce the volume of the cavity of the cylindrical pump casing under the working cavity. List of figures, drawings

На фиг. 1 изображена схема глубинно-насосной установки, на фиг. 2 схема винтового насоса, на фиг. 3 - поперечное сечение А-А фиг. 2, на фиг. 4 поперечное сечение Б-Б фиг. 2 и на фиг. 5 - продольное сечение Г-Г фиг. 3.In FIG. 1 shows a diagram of a submersible pump installation; FIG. 2 is a diagram of a screw pump; FIG. 3 is a cross section AA of FIG. 2, in FIG. 4 is a cross section BB of FIG. 2 and in FIG. 5 is a longitudinal section GG of FIG. 3.

Сведения, подтверждающие возможность изготовления полезной моделиInformation confirming the possibility of manufacturing a utility model

Глубинно-насосная установка содержит последовательно соединенные винтовой насос 1 и погружной электродвигатель 2 с гидрозащитой, установленные в скважине 3 в нижней части колонны насосно-компрессорных труб 4. Винтовой насос содержит цилиндрический корпус 5 (фиг. 2) со всасывающими 6 (фиг. 3) и нагнетательным 7 (фиг. 4) окнами. В рабочей полости 8 насоса, выполненной в виде двух параллельных корпусу цилиндрических расточек, размещены два винтовых ротора 9 с образованием под ними полости всасывания 10 и над ними - полости нагнетания 11.The downhole pump installation includes a series-connected screw pump 1 and a submersible motor 2 with hydraulic protection installed in the well 3 in the lower part of the tubing string 4. The screw pump contains a cylindrical housing 5 (Fig. 2) with suction 6 (Fig. 3) and injection 7 (Fig. 4) windows. In the working cavity 8 of the pump, made in the form of two cylindrical bores parallel to the housing, two screw rotors 9 are placed with the formation of a suction cavity 10 under them and an injection cavity 11 above them.

В поперечном сечении насоса центры вращения роторов 9 расположены на прямой, параллельной диаметру.In the cross section of the pump, the centers of rotation of the rotors 9 are located on a straight line parallel to the diameter.

Роторы 9 сопряжены между собой механизмом синхронизации, расположенным в полости 12 насоса под рабочей полостью и включающим шестерни 13, подшипники скольжения 14, упорные подшипники 15 и зубчатую передачу 16с внутренним зацеплением.The rotors 9 are interconnected by a synchronization mechanism located in the cavity 12 of the pump under the working cavity and including gears 13, sliding bearings 14, thrust bearings 15 and the gear 16c with internal gearing.

Полость 12 отделена от рабочей полости 8 с помощью торцевых уплотнений 17, которыми снабжены валы роторов 9.The cavity 12 is separated from the working cavity 8 by means of mechanical seals 17, which are provided with the shafts of the rotors 9.

В полости нагнетания 11 на роторах установлены разгрузочные диски 18.In the discharge cavity 11, discharge disks 18 are installed on the rotors.

Винтовые нарезки на роторах 9 имеют прямоугольный профиль с одинаковым наружным D и внутренним d диаметрами.Screw threads on the rotors 9 have a rectangular profile with the same outer D and inner d diameters.

Для того, чтобы роторы 9 при работе не касались друг друга, а также стенок цилиндрических расточек корпуса, предусмотрены гарантированные зазоры между винтовыми нарезками на роторах и между наружными диаметрами роторов и внутренними диаметрами цилиндрических расточек корпуса насоса.In order that the rotors 9 do not touch each other during operation, as well as the walls of the cylindrical bores of the casing, there are guaranteed gaps between the screw threads on the rotors and between the outer diameters of the rotors and the inner diameters of the cylindrical bores of the pump casing.

В цилиндрическом корпусе 5 насоса параллельно рабочей полости, выполнена дополнительная полость 20, частично заполненная смазочным маслом (фиг.5).In a cylindrical pump housing 5 parallel to the working cavity, an additional cavity 20 is made, partially filled with lubricating oil (Fig. 5).

Воздушные и масляные объёмы дополнительной полости 20 с помощью отдельных трубок 21 и 22, установленных в нижней крышке 23, сообщены с полостью 12 под рабочей полостью 8.The air and oil volumes of the additional cavity 20 by means of separate tubes 21 and 22 installed in the lower cover 23 are connected with the cavity 12 under the working cavity 8.

Полезная модель работает следующим образом.The utility model works as follows.

Откачиваемая нефть через всасывающие окна 6 поступает в полость всасывания 10 винтового насоса. Далее она захватывается винтовыми нарезками на роторах 9 и переносится ими в полость нагнетания 11 насоса. Из нее нефть через окно нагнетания 7 поступает в колонну насосно-компрессорных труб 4 и нагнетается из скважины 3 потребителю.The pumped oil through the suction windows 6 enters the suction cavity 10 of the screw pump. Then it is captured by screw threads on the rotors 9 and transferred by them to the discharge cavity 11 of the pump. From it, oil through the injection window 7 enters the string of tubing 4 and is pumped from the well 3 to the consumer.

Перед спуском установки в скважину полость 12 полностью, а дополнительную полость 20 частично заполняют маслом. Поскольку температура в пласте существенно выше температуры на поверхности (в среднем температура повышается на 3°С с увеличением глубины их залегания на каждые 100 м), воздух в полости 20 сжимается за счет теплового расширения масла. Дальнейшее его сжатие происходит при работе насоса за счет повышения температуры масла от тепловыделений от подшипников 14 и 15, шестерен 13 и торцевых уплотнений 17. Таким образом, масло в полости 20 всегда находится под некоторым избыточным давлением, способствующим постоянной подпитке масла в полость 12 для смазки подшипников, шестерен и зубчатой передачи 16с внутренним зацеплением, одновременному отводу тепловыделений через наружную стенку корпуса насоса в пластовую жидкость. Торцевые уплотнения 17 сводят к минимуму утечки масла, позволяя работать без замены масла в течение длительного времени.Before the installation is lowered into the well, the cavity 12 is completely, and the additional cavity 20 is partially filled with oil. Since the temperature in the formation is significantly higher than the temperature on the surface (on average, the temperature rises by 3 ° C with an increase in their depth for every 100 m), the air in the cavity 20 is compressed due to the thermal expansion of the oil. Its further compression occurs during operation of the pump by increasing the temperature of the oil from heat from the bearings 14 and 15, gears 13 and mechanical seals 17. Thus, the oil in the cavity 20 is always under some excess pressure, which contributes to a constant feed of oil into the cavity 12 for lubrication bearings, gears and gear 16 with internal gearing, simultaneous removal of heat through the outer wall of the pump housing into the formation fluid. Mechanical seals 17 minimize oil leakage, allowing you to work without changing the oil for a long time.

По сравнению с известной установкой предлагаемая глубинно-насосная установка имеет больший ресурс работы, большую производительность при одинаковых габаритах и более надежна в эксплуатации.Compared with the known installation, the proposed deep-pump installation has a longer service life, greater productivity with the same dimensions and more reliable in operation.

Claims

1. A downhole pump installation comprising a screw pump located in a borehole at the bottom of a tubing string with suction and discharge windows, including a cylindrical body with a working cavity in the form of two cylindrical bores parallel to the body, in which two screw rotors are placed to form cavities suction and discharge, the rotors are cut in the form of a rectangular thread and are interconnected by synchronization gears located in the cavity of the cylindrical pump housing under the working th cavity, the centers of rotation of the rotors in the cross section of the pump are located on a straight line parallel to the diameter of the pump, one of the rotors is connected to the shaft of a submersible motor equipped with hydraulic protection, characterized in that an additional cavity partially filled with lubricating oil is made in the cylindrical pump casing parallel to the working cavity, while the air and oil volumes of the additional cavity are communicated using separate tubes with the cavity of the cylindrical pump housing under the working cavity, and on the rotor shafts mounted face seals for separating the working chamber from the pump cavity underneath.

2. The downhole pumping installation according to claim 1, characterized in that the submersible motor and the rotor interact through a gear transmission with internal gearing.