RU2044160C1

RU2044160C1 - Submerged diaphragm electric pump

Info

Publication number: RU2044160C1
Authority: RU
Inventors: Иван Алексеевич Колмаков
Original assignee: Иван Алексеевич Колмаков
Priority date: 1992-04-28
Filing date: 1992-04-28
Publication date: 1995-09-20

Abstract

FIELD: pump engineering. SUBSTANCE: sucking and delivery valves of working chamber are vertical and axially alined inside the pump head which is mounted inside the cylinder with a branch pipe having passageways. The compensator of oil volume changes, made up as a cylinder which encloses the pump with a spaced relation and defines a space, is mounted above the diaphragm. The space is in communication with under-diaphragm space through passages made in the head. The valve with a filter coupled with the compensator space through a passageway is mounted at the top part of the branch pipe. EFFECT: enhanced efficiency. 3 dwg

Description

Изобретение относится к области насосостроения и может быть использовано в объемных насосах, преимущественно для подъема жидкости из скважины. The invention relates to the field of pump engineering and can be used in volumetric pumps, mainly for lifting fluid from a well.

Для эксплуатации малодебитных скважин наибольшее распространение получили электронасосы диафрагменного типа. Во всех скважинах в пластовой жидкости растворен попутный газ, который диффундирует через резиновые уплотнения и компенсатор электродвигателя, насыщает масло, находящееся внутри насоса. Происходит это постепенно. В начальный период работы насоса растворенный в масле газ не оказывает существенного влияния на его подачу. По мере откачки насосом столба жидкости из скважины давление снаружи и внутри насоса значительно снижается. Газ, находящийся в масле, расширяется и поднимается в виде пузырьков в верхнюю часть внутренней полости насоса, отрицательно влияет на работу насоса. Подаче снижается. For the operation of low-production wells, the most widely used are diaphragm type electric pumps. Associated gas is dissolved in all the wells in the reservoir fluid, which diffuses through the rubber seals and the motor compensator, and saturates the oil inside the pump. This happens gradually. In the initial period of operation of the pump, gas dissolved in oil does not have a significant effect on its supply. As the pump pumps out a column of fluid from the well, the pressure outside and inside the pump decreases significantly. The gas in the oil expands and rises in the form of bubbles in the upper part of the internal cavity of the pump, negatively affects the operation of the pump. The feed is reduced.

Известен погружной диафрагменный электронасос для добычи нефти из глубоких скважин, содержащий гидравлический привод диафрагмы, нагнетательный и всасывающий клапаны [1]
Недостаток известного насоса состоит в том, что в рабочей камере всасывающего клапана и в его корпусе при нагнетательном ходе диафрагмы задерживается попутный газ. Это снижает подачу насоса и его надежность.Known submersible diaphragm electric pump for oil production from deep wells containing a hydraulic diaphragm drive, discharge and suction valves [1]
A disadvantage of the known pump is that associated gas is delayed in the working chamber of the suction valve and in its housing during the discharge stroke of the diaphragm. This reduces pump flow and reliability.

Указанный недостаток устранен в насосе, содержащем гидравлический привод диафрагмы, установленные в клапанной коробке и расположенные вертикально соосно один другому всасывающий и нагнетательный клапаны [2]
В указанном насосе из-за работы эксцентрикового привода возникнет вибрация, которая крайне отрицательно воздействует на резиновые уплотнительные кольца, разделяющие полости нагнетания и всасывания клапанной коробки, способствует их быстрому износу. Вследствие этого нарушается герметичность соединения клапанной коробки с камерой насоса, что приводит к резкому снижению подачи последнего. Попутный газ попадает не только в подающую линию насоса, наличие его растет и в полости гидропривода диафрагмы, сначала он попадает во всасывающий клапан регулятора и далее в рабочий объем между диафрагмой и плунжером гидропривода. Проникает он также и через зазор между втулкой плунжера и плунжером. Последний при своем возвратно-поступательном движении сжимает уже не масло, а пеномасляную смесь. Амплитуда колебаний диафрагмы из-за этого становится меньше, а затем совсем затухает. Подача насоса прекращается, хотя весь механизм насоса находится в рабочем состоянии.This drawback is eliminated in the pump, containing a hydraulic diaphragm actuator installed in the valve box and located vertically coaxially to one another suction and discharge valves [2]
Due to the operation of the eccentric drive, vibration will occur in this pump, which extremely negatively affects the rubber o-rings that separate the pressure and suction cavities of the valve box, which contributes to their rapid wear. As a result, the tightness of the connection of the valve box to the pump chamber is violated, which leads to a sharp decrease in the supply of the latter. Associated gas enters not only the pump supply line, its presence grows in the cavity of the diaphragm hydraulic actuator, first it enters the regulator's suction valve and then into the working volume between the diaphragm and the hydraulic actuator plunger. It also penetrates through the gap between the plunger sleeve and the plunger. The latter, during its reciprocating motion, compresses not the oil, but the foam-oil mixture. Due to this, the amplitude of oscillations of the diaphragm becomes smaller, and then completely damps. Pump flow is interrupted even though the entire pump mechanism is operational.

Цель изобретения исключение попадания попутного газа в полость гидравлического привода диафрагмы. The purpose of the invention is the elimination of associated gas in the cavity of the hydraulic actuator diaphragm.

Эта цель достигается тем, что в погружном диафрагменном электронасосе, содержащем гидравлический привод диафрагмы, расположенные в головке насоса всасывающий и нагнетательный клапаны, имеется установленный выше диафрагмы компенсатор изменения объема масла, выполненный в виде охватывающего с зазором головку насоса цилиндра, полость которого соединена каналами с полостью гидропривода диафрагмы и с установленным в верхней части клапаном с фильтром. Такое выполнение электронасоса позволяет избавиться от попутного газа в полости гидропривода диафрагмы, тем самым увеличить коэффициент подачи насоса, повысить надежность его работы. This goal is achieved by the fact that in the submersible diaphragm electric pump containing a hydraulic diaphragm drive, the suction and discharge valves located in the pump head have an oil volume change compensator installed above the diaphragm, made in the form of a cylinder enclosing the pump head with a gap, the cavity of which is connected by channels to the cavity diaphragm hydraulic actuator and with a valve installed in the upper part with a filter. This embodiment of the electric pump allows you to get rid of associated gas in the cavity of the hydraulic actuator of the diaphragm, thereby increasing the pump flow rate, increasing the reliability of its operation.

На фиг. 1 показан насос, разрез; на фиг. 2 часть насоса с компенсатором; на фиг. 3 клапан с фильтром. In FIG. 1 shows a pump, section; in FIG. 2 part of the pump with compensator; in FIG. 3 valve with filter.

Погружной диафрагменный электронасос содержит электродвигатель 1, установленные в корпусе 2 конический редуктор 3, эксцентриковый привод 4 и гидропривод в виде плунжерного насоса 5. От перекачиваемой жидкости механизм насоса изолирован корпусом 6 и эластичной диафрагмой 7. Для подачи жидкости имеются всасывающий 8 и нагнетательный 9 клапаны, установленные вертикально на одной оси в головке 10 насоса. The submersible diaphragm electric pump contains an electric motor 1, a bevel gear 3 installed in the housing 2, an eccentric drive 4 and a hydraulic actuator in the form of a plunger pump 5. The pump mechanism is isolated from the pumped liquid by the housing 6 and elastic diaphragm 7. There are 8 suction and 9 discharge valves for supplying liquid, mounted vertically on one axis in the pump head 10.

Верхняя часть насоса выполнена следующим образом. В нижней части головки 10 насоса на уровне всасывающего клапана 11 корпуса регулятора 12 выполнены два диаметрально расположенных отверстия 13, кольцевой зазор 14 и каналы 15, которые служат для вывода растворенного в масле газа из зоны всасывающего клапана 11 регулятора в компенсатор 16 изменения объема масла. Компенсатор 16 изменения объема масла выполнен в виде охватывающего с зазором головку 10 насоса, в частности ее патрубок 17, цилиндра, полость которого соединена каналами 15 с полостью гидропривода диафрагмы 7 и каналом 18 с фильтром 19 и клапаном 20. Фильтр 19 состоит из спеченных мелких шариков, например, из латуни, бронзы и т.д. В корпусе 6 насоса установлен фильтр 21, а в патрубке 17 выполнены отверстия 22. Имеются также кольцевой зазор 23 между патрубком и насосно-компрессорной трубой и каналы 24 для подачи добываемой жидкости в рабочую камеру 25 над диафрагмой 7. В головке 10 электронасоса выполнены каналы 26, соединяющие камеру 25 с нагнетательным клапаном 9. Электронасос подвешен на насосно-компрессорных трубах 27. The upper part of the pump is made as follows. In the lower part of the pump head 10 at the level of the suction valve 11 of the regulator body 12 there are two diametrically arranged openings 13, an annular gap 14 and channels 15, which serve to discharge the gas dissolved in the oil from the zone of the suction valve 11 of the regulator into the compensator 16 for changing the oil volume. The compensator 16 for changing the oil volume is made in the form of a pump head 10 that encompasses the gap, in particular its nozzle 17, a cylinder, the cavity of which is connected by channels 15 to the hydraulic drive cavity of the diaphragm 7 and channel 18 with a filter 19 and a valve 20. The filter 19 consists of sintered small balls e.g. brass, bronze, etc. A filter 21 is installed in the pump housing 6, and holes 22 are made in the nozzle 17. There is also an annular gap 23 between the nozzle and the tubing and channels 24 for supplying produced fluid to the working chamber 25 above the diaphragm 7. Channels 26 are made in the head of the electric pump 10 connecting the chamber 25 with the discharge valve 9. The electric pump is suspended on the tubing 27.

Электронасос работает следующим образом. The electric pump operates as follows.

Электродвигатель 1 через конический редуктор 3 и эксцентриковый привод 4 приводит в действие плунжерный насос 5, обеспечивающий колебания эластичной диафрагмы 7 и работу клапанов 8, 9. Пластовая жидкость проходит через фильтр 21, отверстия 22, кольцевой зазор 23 и каналы 24 во всасывающий клапан 8 при цикле всасывания, заполняя объем рабочей камеры 25 над диафрагмой 7, а при цикле нагнетания выталкивается через каналы 26 и нагнетательный клапан 9 в насосно-компрессорные трубы 27. Цикл работы повторяется. The electric motor 1 through a bevel gear 3 and an eccentric actuator 4 drives a plunger pump 5, which provides oscillations of the elastic diaphragm 7 and the valves 8, 9. The formation fluid passes through the filter 21, openings 22, annular gap 23 and channels 24 into the suction valve 8 when the suction cycle, filling the volume of the working chamber 25 above the diaphragm 7, and during the injection cycle is pushed through the channels 26 and the discharge valve 9 into the tubing 27. The operation cycle is repeated.

При работе насоса проникающий через резиновые уплотнения и компенсатор двигателя попутный газ, растворяясь в масле в виде пузырьков, попадает в полость плунжерного насоса 5 и далее проходит через отверстия 13, кольцевой зазор 14 и каналы 15 в пространство между патрубком 17 и компенсатором 16. Затем газ в составе пеномасляной эмульсии проходит через канал 18, очищается фильтром 19 от масла и сбрасывается клапаном 20 из насоса в полость между фильтром 21 и отверстиями 22 в патрубке 17. Срабатывание клапана 20 происходит при заданном давлении попутного газа. When the pump is running, the associated gas penetrating through the rubber seals and the engine compensator dissolves in oil in the form of bubbles and enters the cavity of the plunger pump 5 and then passes through the holes 13, the annular gap 14 and the channels 15 into the space between the pipe 17 and the compensator 16. Then the gas in the composition of the foam-oil emulsion passes through the channel 18, it is cleaned of oil from the filter 19 and discharged by the valve 20 from the pump into the cavity between the filter 21 and the holes 22 in the nozzle 17. The valve 20 is actuated at a given pressure aza.

Claims

SUBMERSIBLE ELECTRIC PUMP for lifting fluid from wells, comprising an electric motor, a mechanical transmission, a hydraulic diaphragm actuator, a working chamber with suction and discharge valves, vertically aligned with one another in the pump head, installed in a cylinder with a pipe having channels, characterized in that it is equipped with an oil volume change compensator installed above the diaphragm, made in the form of a cylinder covering the pump head with a gap with the formation of a cavity connected by a channel lamellas made in the head with a sub-diaphragm cavity, while in the upper part of the nozzle there is a valve with a filter connected by a channel to the cavity of the compensator.