Изобретение относится к насосному оборудованию и может быть использовано в технике добычи нефти из скважин. The invention relates to pumping equipment and can be used in the technique of oil production from wells.
Известна установка винтового насоса, содержащая погружной винтовой насос, погружной электродвигатель, кабельную линию и пакер. Недостатком такой установки является низкая надежность и малая работоспособность из-за отказов электродвигателя и кабельной линии, сложность и трудоемкость ремонта подземного оборудования из-за необходимости подъема всего комплекса совместно с НКТ. Существенным недостатком является также невозможность регулирования производительности, что снижает функциональные возможности установки [1]
Известна также установка [2] содержащая погружной винтовой насос, насосно-компрессорные трубы, колонку штанг, выполняющую роль приводного вала ротора насоса, и наземный привод насоса, включающий двигатель, редуктор с вертикальными валами, автономные узлы подвески колонны штанг и герметизации линии нагнетания. Недостатками такой установки являются большие габариты из-за применения автономных узлов, что особенно существенно при использовании на глубоких скважинах, недолговечность и невозможность регулирования производительности насоса за счет изменения передаточного числа, т.к. при увеличении последнего резко увеличиваются диаметры колес и необходимые межосевые расстояния, что затрудняет, в свою очередь, обслуживание и ремонт установки; затруднена регулировка взаимного осевого положения ротора и статора с помощью клиньевого узла подвески.A known installation of a screw pump containing a submersible screw pump, a submersible motor, a cable line and a packer. The disadvantage of this installation is its low reliability and low efficiency due to failures of the electric motor and cable line, the complexity and complexity of the repair of underground equipment due to the need to lift the entire complex together with the tubing. A significant disadvantage is the inability to control performance, which reduces the functionality of the installation [1]
Also known is the installation [2] containing a submersible screw pump, tubing, a rod column acting as a drive shaft of the pump rotor, and a ground pump drive including an engine, a gearbox with vertical shafts, autonomous suspension units for the rod string and sealing the discharge line. The disadvantages of this installation are the large dimensions due to the use of autonomous units, which is especially important when used in deep wells, the fragility and the inability to control the pump performance due to changes in the gear ratio, because with an increase in the latter, the diameters of the wheels and the necessary center distances increase sharply, which, in turn, complicates the maintenance and repair of the installation; difficult to adjust the mutual axial position of the rotor and stator using a wedge suspension unit.
Технической задачей, поставленной в настоящем изобретении, является повышение надежности и расширение функциональных возможностей привода винтовой насосной установки за счет оперативного регулирования напора и подачи насоса изменением частоты вращения колонны вращательных штанг за счет манипулирования вставкой редуктора-мультипликатора и смежных зубчатых колес редуктора. The technical problem posed in the present invention is to increase the reliability and expand the functionality of the drive of a screw pump installation due to the operational control of the pressure and pump supply by changing the rotation speed of the column of rotary rods due to the manipulation of the insert of the gearbox-multiplier and adjacent gears of the gearbox.
Привод глубинного винтового насоса снабжен дополнительной редукторно-мультипликаторной вставкой, размещенной между двигателем и редуктором и выполненной в виде зубчатой пары со сменными колесами, размещенными в корпусе, который выполнен с взаимозаменяемыми узлами крепления к двигателю и редуктору. Кроме того, для точного и оперативного регулирования осевого положения ротора относительно статора ведомый вал редуктора соединен с ведомым зубчатым колесом посредством головки с отжимными винтами, причем между головкой и ведомым зубчатым колесом установлены регулировочные кольца. Такое исполнение позволяет без применения специальной техники и больших трудозатрат обеспечить оптимальную работу насоса, т.е. получить максимальные напор и подачу. Привод снабжен также узлом герметизации линии нагнетания, размещенным в нижней части редуктора, а именно на его выходном валу, который препятствует попаданию откачиваемой жидкости из линии нагнетания во внутреннюю полость редуктора. The drive of the deep-well screw pump is equipped with an additional gear-multiplier insert located between the engine and the gearbox and made in the form of a gear pair with interchangeable wheels placed in the housing, which is made with interchangeable attachment points to the motor and gearbox. In addition, for accurate and operational adjustment of the axial position of the rotor relative to the stator, the driven shaft of the gearbox is connected to the driven gear by means of a head with release screws, and adjustment rings are installed between the head and the driven gear. This design allows without the use of special equipment and high labor costs to ensure optimal operation of the pump, i.e. get maximum head and feed. The drive is also equipped with a pressure line sealing unit located in the lower part of the gearbox, namely on its output shaft, which prevents the pumped liquid from getting into the internal cavity of the gearbox.
На чертеже представлен поверхностный привод сжатого винтового насоса. The drawing shows a surface drive of a compressed screw pump.
Поверхностный привод скважинного винтового насоса состоит из двигателя 1, редукторно-мультипликаторной вставки 2, редуктора 3 с ведомым зубчатым колесом 4 и ведомым валом 5, которые жестко связаны между собой головкой 6, причем между головкой 6 и ведомым зубчатым колесом 4 установлены регулировочные кольца 7 узла уплотнения 8 ведомого вала 5, узла герметизации 9 линии нагнетания, колонны штанг 10. Редукторно-мультипликаторная вставка состоит из корпуса 11 и крышки 12, сменных зубчатых колес 13 и 14 с одинаковыми присоединительными диаметрами концов валов, на которых установлены муфты 15 и 16 для присоединения к валам двигателя 1 и редуктора 3. Крышка корпуса редуктора 3, корпус 11 и крышка 12 редукторно-мультипликаторной вставки имеют фланцы 17, 18 и 19 соответственно с одинаковыми установочными размерами, равными установочным размерам фланца двигателя 1. Головка 6 снабжена отжимными винтами 20. The surface drive of the borehole screw pump consists of a motor 1, a gear-multiplier insert 2, a gear 3 with a driven gear 4 and a driven shaft 5, which are rigidly connected to each other by a head 6, and adjustment rings 7 of the assembly are installed between the head 6 and the driven gear 4. the seals 8 of the driven shaft 5, the sealing unit 9 of the discharge line, the rod string 10. The gear-multiplier insert consists of a housing 11 and a cover 12, interchangeable gears 13 and 14 with the same connecting diameters of the ends shafts on which couplings 15 and 16 are mounted for connection to the shafts of the engine 1 and gearbox 3. The cover of the gearbox housing 3, the housing 11 and the cover 12 of the gearbox-multiplier insert have flanges 17, 18 and 19, respectively, with the same mounting dimensions equal to the mounting dimensions of the flange engine 1. The head 6 is equipped with squeezing screws 20.
Привод скважинного винтового насоса работает следующим образом. Крутящий момент от двигателя 1 последовательно через муфту 15, зубчатые колеса 13, 14, муфту 16 и зубчатые колеса редуктора 3 передается его ведомому валу 5 редуктора и дальше колонне штанг 10, приводящей во вращение ротор винтового насоса /на чертеже не показан/. Изменить частоту вращения ведомого вала можно, меняя зубчатые колеса 13 и 14 в редукторно-мультипликаторной вставке 2, при этом достаточно подбирать пары, обеспечивающие исходное межосевое расстояние. Благодаря равенству присоединительных диаметров концов валов и установочных размеров фланцев при каждой комбинации пар зубчатых колес 13 и 14, можно получать две частоты вращения ведомого вала, для чего редукторно-мультипликаторная вставка присоединяется к двигателю либо валом колеса 13, либо валом колеса 14. Возможно также присоединение двигателя непосредственно к ведущему валу редуктора без установки редукторно-мультипликаторной вставки. Таким образом, с помощью вставки можно получить практически любое число частот вращения ведомого вала и, следовательно, оптимизировать режим эксплуатации скважины. The drive well pump operates as follows. Torque from the engine 1 in series through the clutch 15, gears 13, 14, the clutch 16 and the gears of the gearbox 3 is transmitted to its driven shaft 5 of the gearbox and then to the rod string 10, which rotates the screw pump rotor / not shown /. You can change the frequency of rotation of the driven shaft by changing the gears 13 and 14 in the gearbox-multiplier insert 2, and it’s enough to select pairs that provide the initial center distance. Due to the equality of the connecting diameters of the ends of the shafts and the mounting dimensions of the flanges for each combination of pairs of gears 13 and 14, it is possible to obtain two rotational speeds of the driven shaft, for which the gear-multiplier insert is connected to the engine either by the shaft of the wheel 13 or the shaft of the wheel 14. It is also possible to attach the motor directly to the drive shaft of the gearbox without installing a gearbox-multiplier insert. Thus, using the insert, you can get almost any number of frequencies of rotation of the driven shaft and, therefore, optimize the mode of operation of the well.
Положительный эффект при использовании описываемого варианта привода скважинного глубинного винтового насоса достигается за счет установления оптимальной депрессии на пласт путем точной регулировки подачи насоса регулировкой частоты вращения ротора, повышения надежности и долговечности привода, снижения трудоемкости регулирования подачи и напора насоса, повышения надежности герметизации линии нагнетания на устье скважины. A positive effect when using the described variant of the downhole screw pump drive is achieved by establishing the optimal depression on the formation by precisely adjusting the pump flow by adjusting the rotor speed, increasing the reliability and durability of the drive, reducing the laboriousness of regulating the pump flow and pressure, increasing the reliability of the sealing of the discharge line at the mouth wells.