RU206107U1 - Устройство разгрузки винтового погружного насоса - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам и узлам разгрузки погружной насосной установки нефтедобывающего оборудования, воспринимающим повышенные осевые нагрузки, действующие на вал в процессе работы.Задачей является повышение эксплуатационной надежности устройства. Техническим результатом полезной модели является увеличение срока службы устройства путем защиты узлов устройства от воздействия скважинной жидкости с абразивными частицами.Устройство разгрузки винтового погружного насоса содержит последовательно расположенные на приводном валу: верхний узел торцевых уплотнений, верхний ниппель, мембранный узел с корпусом, средний ниппель с одним или двумя предохранительными клапанами, установленном в продольном канале, выполненном в среднем ниппеле и сообщающим внутреннее пространство с внешней средой, подшипниковый узел с корпусом, нижний ниппель, нижний узел торцевых уплотнений. Верхний, средний и нижний ниппели опираются на приводной вал посредством радиальных подшипников скольжения. На приводном валу, перед верхним узлом торцевых уплотнений и после нижнего узла торцевых уплотнений, установлены лабиринтные уплотнения. Каждое лабиринтное уплотнение выполнено из двух частей: фиксация частей лабиринтных уплотнений на приводном валу выполнена шпоночным соединением и стопорными кольцами, фиксация частей лабиринтных уплотнений на верхнем и нижнем узлах торцевых уплотнений выполнена посредством резьбовых крепежных элементов. Верхний ниппель с внешней стороны соединен с корпусом мембранного узла и с всасывающей трубой. Нижний ниппель с внешней стороны соединен с корпусом подшипникового узла и цилиндрическим корпусом, с расположенными в нем нижним узлом торцевых уплотнений. В цилиндрическом корпусе расположена кулачковая муфта, соединенная с приводным валом, свободный конец цилиндрического корпуса соединен с опорным элементом для присоединения протектора.

Description

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам и узлам разгрузки погружной насосной установки нефтедобывающего оборудования, воспринимающим повышенные осевые нагрузки, действующие на вал в процессе работы.

Известно устройство разгрузки винтового погружного насоса (по патенту RU 197906, выбрано в качестве прототипа), состоящее из приводного вала, на котором последовательно расположены верхний узел торцевых уплотнений, мембранный узел, подшипниковый узел, нижний узел торцевых уплотнений. Нижний конец приводного вала соединен с промежуточным валом, связанным с протектором посредством кулачковой муфты. На приводном валу расположены верхний, средний и нижний ниппели, опертые посредством радиальных подшипников на приводной вал. Подшипниковый узел расположен между средним и нижним ниппелями, мембранный узел расположен между верхним и средним ниппелями. Верхний ниппель с внешней стороны соединен с корпусом мембранного узла, который посредством среднего ниппеля соединен с корпусом подшипникового узла. В среднем ниппеле выполнен продольный канал, в котором установлен узел предохранительных клапанов, соединяющий полость подшипникового узла с полостью, расположенной между мембраной и корпусом и внешней средой. Корпус подшипникового узла соединен с нижним ниппелем, нижняя часть которого присоединена к цилиндрическому корпусу с расположенными в нем нижним узлом торцевых уплотнений.

При работе в абразивной, агрессивной среде, от трения между частями, происходит разрушение верхнего и нижнего узлов торцевых уплотнений и их разгерметизация. Происходит замещение масла в устройстве скважинной жидкостью с абразивными частицами и быстрое разрушение всех узлов, подвижных частей устройства.

Задачей полезной модели является повышение эксплуатационной надежности устройства. Техническим результатом полезной модели является увеличение срока службы устройства путем защиты узлов устройства от воздействия скважинной жидкости с абразивными частицами.

Технический результат достигается в устройстве разгрузки винтового погружного насоса (далее, также - устройство), содержащем последовательно расположенные на приводном валу: верхний узел торцевых уплотнений, верхний ниппель, мембранный узел с корпусом, средний ниппель с одним или двумя предохранительными клапанами, установленном в продольном канале, выполненном в среднем ниппеле и сообщающим внутреннее пространство с внешней средой, подшипниковый узел с корпусом, нижний ниппель, нижний узел торцевых уплотнений. Верхний, средний и нижний ниппели опираются на приводной вал посредством радиальных подшипников скольжения. На приводном валу, перед верхним узлом торцевых уплотнений и после нижнего узла торцевых уплотнений, установлены лабиринтные уплотнения. Каждое лабиринтное уплотнение выполнено из двух частей: фиксация частей лабиринтных уплотнений на приводном валу выполнена шпоночным соединением и стопорными кольцами, фиксация частей лабиринтных уплотнений на верхнем и нижнем узлах торцевых уплотнений выполнена посредством резьбовых крепежных элементов. Верхний ниппель с внешней стороны соединен с корпусом мембранного узла и с всасывающей трубой. Нижний ниппель с внешней стороны соединен с корпусом подшипникового узла и цилиндрическим корпусом, с расположенными в нем нижним узлом торцевых уплотнений. В цилиндрическом корпусе расположена кулачковая муфта, соединенная с приводным валом, свободный конец цилиндрического корпуса соединен с опорным элементом для присоединения протектора.

Полезная модель поясняется рисунками:

на фиг. 1 - продольный разрез устройства разгрузки винтового погружного насоса;

на фиг. 2 - лабиринтное уплотнение.

Устройство разгрузки винтового погружного насоса содержит последовательно расположенные на приводном валу 1: верхний узел 2 торцевых уплотнений, верхний ниппель 3, мембранный узел 4 с корпусом 5; средний ниппель 6 с одним или с двумя предохранительными клапанами 7, установленными в продольном канале 8, выполненном в среднем ниппеле 6 и сообщающим внутреннее пространство с внешней средой; подшипниковый узел 9 с корпусом 10; нижний ниппель 11; нижний узел 12 торцевых уплотнений.

Нижний конец приводного вала 1 может быть соединен с промежуточным валом 13, связанным с протектором (не показан) посредством кулачковой муфты 14 с возможностью обеспечения односторонней связи с приводным валом 1, допускающей вращение приводного вала 1 относительно промежуточного вала 13 в одну сторону.

На верхней, средней и нижней частях приводного вала 1 расположены соответственно верхний, средний и нижний ниппели 3, 6 и 11, которые опираются на приводной вал посредством подшипников 15, предназначенных для компенсации радиальных нагрузок на приводной вал 1. Подшипники 15 могут быть выполнены в виде радиальных подшипников качения или в виде радиальных подшипников скольжения (например, из твердого сплава, вольфрамо-кобальтового сплава).

Верхний ниппель 3 с внешней стороны соединен с корпусом 5 мембранного узла 4, который предохраняет устройство от избыточного давления, и с всасывающей трубой (не показана). С другой стороны корпуса 5, с ним, также с внешней стороны, соединен средний ниппель 6. Далее, с внешней стороны ниппель 6 соединен с корпусом 10 подшипникового узла 9, служащего для компенсации осевой (продольной) нагрузки приводного вала 1. Для этого, внутри корпуса 10 подшипникового узла 9 на приводном валу 1 на упоры установлены конические роликовые подшипники.

Затем, корпус 10 соединен с внешней стороной нижнего ниппеля 11. Нижняя часть нижнего ниппеля 11 соединена с внешней стороны с цилиндрическим корпусом 16, в котором расположены нижний узел 12 торцевых уплотнений и кулачковая муфта 14. Свободный конец цилиндрического корпуса 16 соединен с опорным элементом, выполненным в виде головки 17, для присоединения протектора. Все перечисленные внешние соединения ниппелей выполнены резьбовыми. Верхний конец приводного вала 1 снабжен шлицевыми элементами для соединения с торсионным валом, который, в свою очередь, соединен с ротором винтового насоса (не показано).

В среднем ниппеле 6 выполнен продольный канал 8, соединяющий полость подшипникового узла 9 с полостью, расположенной между мембраной 18 и корпусом 5 и, таким образом, сообщающим внутреннее пространство с внешней средой (в корпусе 5 для этого выполнено отверстие 19). В продольном канале 8 установлен один или два последовательно расположенных предохранительных клапана 7 (обратные клапаны 7). Размещение в продольном канале 8 предохранительного клапана 7, позволяет защитить предохранительный клапан 7 от прямого омывания скважинной жидкостью. Это исключает засорение от попадания механических примесей, содержащихся в скважинной жидкости. Установка двух предохранительных клапанов 7 обеспечивает работоспособность устройства при выходе из строя одного из них. Средний ниппель 6, установленный на приводном валу 1 с помощью радиального подшипника 15 увеличивает осевую устойчивость приводного вала 1 при совокупности радиальных и осевых нагрузок. Указанные особенности выполнения среднего ниппеля 6 повышают эксплуатационную надежность устройства.

Узлы торцевых уплотнений 2, 12 состоят из втулки с буртиком, двух неподвижных колец, одно из которых оперто в буртик, а другое - в верхний и нижний ниппель, соответственно. Между неподвижными кольцами расположено по две группы торцевых уплотнений, выполненных в виде последовательно расположенных: подвижного кольца, торцевого уплотнения в виде упругого сильфона с пружиной, регулировочных колец и одного стопорного кольца, расположенного между регулировочными кольцами.

На приводном валу 1, перед верхним узлом 2 торцевых уплотнений и после нижнего узла 12 торцевых уплотнений, установлены лабиринтные уплотнения (верхнее и нижнее лабиринтное уплотнение 20, 21, соответственно, имеют идентичные конструкции).

Каждое лабиринтное уплотнение выполнено из двух частей (на фиг.2 показано на примере верхнего лабиринтного уплотнения 20): фиксация частей 22 лабиринтного уплотнения на приводном валу 1 выполнена шпоночным соединением 23 и стопорными кольцами 24; фиксация частей 25 лабиринтного уплотнения на верхнем и нижнем узлах 2, 12 торцевых уплотнений выполнена посредством резьбовых крепежных элементов 26.

Устройство работает следующим образом.

При запуске электродвигателя (на чертеже не показан) крутящий момент передается через приводной вал 1 к винтовому насосу. При вращении ротора винтового насоса внутри статора образуются перемещающиеся герметичные полости, которые захватывая скважинную жидкость, перемещают ее на поверхность по насосно-компрессорным трубам. В результате чего возникают осевые и радиальные нагрузки, направленные в сторону устройства разгрузки винтового погружного насоса, призванного защитить от этих нагрузок протектор и электродвигатель. Возникающие радиальные нагрузки воспринимаются и гасятся радиальными подшипниками 15 скольжения. Осевые нагрузки компенсируются подшипниковым узлом 9. Для обеспечения охлаждения и смазки подшипников, внутренние полости мембранного узла 4 и подшипникового узла 9 заполнены гидравлическим маслом. Герметичность устройства обеспечивают верхний и нижний узлы 2, 12 торцевых уплотнений. Лабиринтные уплотнения 20, 21 увеличивают путь, по которому проходит абразивная скважинная жидкость, защищая узлы торцевых уплотнений от разрушения и проникновения скважинной жидкости во внутренние полости узлов устройства с замещением масла: верхний, средний, нижний ниппели 3, 6, 11, мембранный узел 4 и подшипниковый узел 9, предохраняя их от катастрофичного разрушения. Таким образом, увеличивается срок службы устройства.

Claims (8)

1. Устройство разгрузки винтового погружного насоса, содержащее последовательно расположенные на приводном валу верхний узел торцевых уплотнений, верхний ниппель, мембранный узел с корпусом, средний ниппель с предохранительным клапаном, сообщающим внутреннее пространство с внешней средой, подшипниковый узел с корпусом, нижний ниппель, нижний узел торцевых уплотнений, отличающееся тем, что на приводном валу, перед верхним узлом торцевых уплотнений и после нижнего узла торцевых уплотнений, установлены лабиринтные уплотнения.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что каждое лабиринтное уплотнение выполнено их двух частей, одна из которых зафиксирована на приводном валу шпоночным соединением и стопорными кольцами, а другая зафиксирована на верхнем и нижнем узлах торцевых уплотнений посредством резьбовых крепежных элементов.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что снабжено всасывающей трубой, верхний ниппель с внешней стороны соединен с корпусом мембранного узла и с всасывающей трубой.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что нижний ниппель с внешней стороны соединен с корпусом подшипникового узла и цилиндрическим корпусом с расположенным в нем нижним узлом торцевых уплотнений.

5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что в цилиндрическом корпусе расположена кулачковая муфта, соединенная с приводным валом, свободный конец цилиндрического корпуса соединен с опорным элементом для присоединения протектора.

6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что верхний, средний и нижний ниппели опираются на приводной вал посредством радиальных подшипников скольжения.

7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено предохранительным клапаном, установленным в продольном канале, выполненном в среднем ниппеле.

8. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено двумя предохранительными клапанами, установленными в продольном канале, выполненном в среднем ниппеле.

Images