RU2135836C1

RU2135836C1 - Well pumping unit with sludge trap

Info

Publication number: RU2135836C1
Application number: RU98104862A
Authority: RU
Inventors: М.Ю. Трофимова; Н.Т. Осипов; Д.В. Смотрик
Original assignee: Открытое акционерное общество "Альметьевский насосный завод"
Priority date: 1998-02-24
Filing date: 1998-02-24
Publication date: 1999-08-27

Abstract

FIELD: well pumping units. SUBSTANCE: unit includes sections of electric motor and multi-stage centrifugal pump connected in series by means of delivery pipe line and located in well. Drain valve unit is arranged between sections. Sludge trap mounted between pump discharge and delivery pipe lines includes fishing head, body and base. Delivery branch pipe provided with radial displacement compensator and check valve is secured on base. Check valve has seat with holes for flow of formation fluid which are closed by shut-off member fitted with axial displacement limiter in case of stoppage of pump. Shut-off member is made in form of cone changing into cylinder with rod. Angle between cone generatrices of shut-off member is equal to 120 deg; ratio of diameters of cylinder and rod exceeds 5:1. provision is made for avoidance of clogging of working members of pump in case of its stoppage. EFFECT: facilitated start of pump; avoidance of clogging of upper stages of pump in case of stoppage of pump. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к нефтяному машиностроению и может быть использовано для защиты верхних ступеней насосных секций от механических примесей, оседающих из напорного трубопровода. The invention relates to petroleum engineering and can be used to protect the upper stages of the pump sections from mechanical impurities deposited from the pressure pipe.

Известна насосная установка, содержащая электроприводной насосный агрегат с гидрозащитой и обратный клапан, служащий для облегчения запуска насоса (Богданов А.А. Погружные центробежные электронасосы для добычи нефти. М., 1968, с. 73, рис. 57). A known pump installation containing an electric drive pump unit with hydraulic protection and a check valve, which serves to facilitate the start-up of the pump (A. A. Bogdanov, Submersible centrifugal electric pumps for oil production. M., 1968, p. 73, Fig. 57).

При работе погружного центробежного насоса в жидкости с большим содержанием механических примесей над обратным клапаном образуется песчаная пробка, что делает невозможным его повторный запуск без предварительной технологической подготовки. Также затрудняется слив жидкости из напорного трубопровода при подъеме погружного оборудования. During operation of a submersible centrifugal pump in a liquid with a high content of mechanical impurities, a sand plug is formed above the check valve, which makes it impossible to restart it without preliminary technological preparation. It is also difficult to drain fluid from the pressure pipe when lifting submersible equipment.

Известен также погружной электронасос, содержащий основной и дополнительный обратный клапан и сообщенную с подклапанным пространством трубку с сопловыми каналами (авт. св. N 476377, F 04 D 13/08, от 05.07.75, Бюл. N 25, 1975). Also known is a submersible electric pump containing a main and additional non-return valve and a tube with nozzle channels in communication with the subvalvular space (ed. St. N 476377, F 04 D 13/08, from 05.07.75, Bull. N 25, 1975).

Недостатком установки является ненадежность в эксплуатации и нетехнологичность изготовления. The disadvantage of this installation is the unreliability in operation and low-tech manufacturing.

Наиболее близким техническим решением является погружной центробежный высоконапорный электрический насос для подъема жидкости из скважин, содержащий сливной и обратный клапаны, штуцер, ловильную головку и секции насоса и электродвигателя с гидрозащитой (описание к заявке N 95117466 от 10.06.96, Бюл. N 16, 1996). The closest technical solution is a submersible centrifugal high-pressure electric pump for lifting liquids from wells, containing a drain and non-return valve, a fitting, a fishing head and sections of the pump and electric motor with hydraulic protection (description of application N 95117466 from 10.06.96, Bull. N 16, 1996 )

В процессе эксплуатации установки шлам, оседающий из напорного трубопровода (песок, окалина, цементная корка), попадает на верхнюю ступень насоса, что приводит к стиранию защитных втулок и нагреву пары трения колесо рабочее - аппарат направляющий, идет нагрев этой пары и корпуса насоса, из-за чего спекается питающий кабель-удлинитель, резко падает изоляция и установка выходит из строя. During the operation of the installation, the sludge settling from the pressure pipe (sand, scale, cement peel) gets to the upper stage of the pump, which leads to the erasure of the protective bushes and the friction pair is heated; the working wheel is a guide device, this pair and the pump casing are heated, from - why the supply extension cable is sintered, insulation drops sharply and the installation fails.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности скважинной насосной установки путем предотвращения засорения верхних ступеней насоса частицами грязи, оседающей из напорного трубопровода при остановке насоса. The technical task of the invention is to increase the reliability of a well pump installation by preventing clogging of the upper stages of the pump by dirt particles settling from the pressure pipe when the pump stops.

Поставленная задача достигается тем, что скважинная насосная установка содержит секции электродвигателя и многоступенчатого центробежного насоса, на выкиде которого установлен шламоуловитель, содержащий цилиндрический корпус, в основании которого закреплен нагнетательный патрубок с компенсатором радиальных смещений. Корпус шламоуловителя посредством ловильной головки с конической резьбой навинчен на напорном трубопроводе ниже сливного клапана. Нагнетательный патрубок снабжен обратным клапаном, седло которого имеет отверстия для прохода пластовой жидкости, перекрываемые при остановке насоса запорным элементом, выполненным в виде конуса, переходящего в цилиндр и стержень с ограничителем осевых перемещений запорного элемента. The task is achieved in that the downhole pump installation contains sections of an electric motor and a multistage centrifugal pump, on the outflow of which a sludge trap is installed, containing a cylindrical body, at the base of which a discharge pipe with a radial displacement compensator is fixed. The body of the sludge trap is screwed onto the discharge pipe below the drain valve by means of a taper threaded fishing head. The discharge pipe is equipped with a check valve, the seat of which has openings for the passage of formation fluid, which are blocked when the pump is stopped by a shut-off element made in the form of a cone passing into the cylinder and a rod with a limiter of axial displacement of the shut-off element.

На фиг. 1 изображена скважинная насосная установка со шламоуловителем, общая компоновка; на фиг. 2 - узел шламоуловителя, продольный разрез. In FIG. 1 shows a downhole pumping unit with a sludge trap, general layout; in FIG. 2 - sludge trap assembly, longitudinal section.

Скважинная насосная установка содержит секции электродвигателя 1 и насоса 2, соединенные посредством фланцев 3. Установка спускается в скважину на напорном трубопроводе 4. Выше нижней секции напорного трубопровода 4 размещен узел сливного клапана 5, предназначенный для слива пластовой жидкости перед демонтажом погружного оборудования. Между выкидом 6 насоса 2 и нижней секцией напорного трубопровода 4 размещен шламоуловитель 7, в корпусе которого ввинчено посредством конической резьбы основание 9. Основание 9 имеет центральное отверстие 10 для прохода добываемой жидкости и крепится посредством соединительного элемента 11 к выкиду 6 насоса 2. На внутренней конической резьбе основания 9 закреплен нагнетательный патрубок 12 с компенсатором радиальных перемещений 13. Зазор 14 между корпусом 8 и нагнетательным патрубком 12 предназначен для сбора осаждаемых из напорного трубопровода при остановке насоса 2 механических примесей. В верхней части нагнетательного патрубка 12 навинчено седло 15 обратного клапана 16. Седло 15 снабжено осевыми отверстиями 17 для прохода пластовой жидкости и уплотнено относительно патрубка 12 прокладкой 18. Обратный клапан 16 имеет запорный элемент 19, выполненный в виде конуса с углом при вершине 120^o, переходящего в цилиндр со стержнем. На нижнем конце стержня навинчен ограничитель 20 осевых перемещений запорного элемента 19. Соотношение диаметров стержня и цилиндра запорного элемента 19 превышает 5 : 1. Прокладка 21 служит для уплотнения запорного элемента 19 относительно седла 15. Корпус 8 шламоуловителя 7 соединен с напорным трубопроводом 4 посредством ловильной головки 22.A downhole pump installation contains sections of an electric motor 1 and a pump 2 connected by means of flanges 3. The installation descends into the well at a pressure pipe 4. Above the lower section of a pressure pipe 4 there is a drain valve assembly 5 designed to drain the formation fluid before dismantling the submersible equipment. Between the outlet 6 of the pump 2 and the lower section of the pressure pipe 4, a sludge trap 7 is placed, in the case of which the base 9 is screwed in with a taper thread. The base 9 has a central hole 10 for the passage of the produced fluid and is attached via the connecting element 11 to the outlet 6 of the pump 2. On the inner conical a thread of the base 9 is fixed discharge pipe 12 with a compensator for radial displacement 13. The gap 14 between the housing 8 and the discharge pipe 12 is designed to collect deposited from the pressure pipe and when the pump stops 2 mechanical impurities. In the upper part of the discharge pipe 12, a non-return valve seat 15 is screwed. The saddle 15 is provided with axial holes 17 for the passage of formation fluid and sealed relative to the pipe 12 by a gasket 18. The non-return valve 16 has a locking element 19 made in the form of a cone with an angle of 120 ^° at the apex, rolling into a cylinder with a rod. A limiter 20 of axial displacement of the locking element 19 is screwed on the lower end of the rod. The ratio of the diameters of the rod and cylinder of the locking element 19 is more than 5: 1. The gasket 21 is used to seal the locking element 19 relative to the seat 15. The body 8 of the sludge trap 7 is connected to the pressure pipe 4 by means of a fishing head 22.

Скважинная насосная установка со шламоуловителем работает следующим образом. Downhole pumping unit with a sludge trap operates as follows.

При запуске установки электродвигатель 1 передает крутящий момент многоступенчатому центробежному насосу 2. Насос 2 подает добываемую жидкость через отверстие 10 основания 9 в нагнетательный патрубок 12 и далее через отверстия 17 в седле 15 обратного клапана 16, нижнюю секцию напорного трубопровода 4 и сливной клапан 5 поступает на поверхность. При этом давлением пластовой жидкости запорный элемент 19 поднимается вверх до соприкосновения ограничителя 20 осевых перемещений с седлом 15. When the installation starts, the electric motor 1 transmits torque to the multi-stage centrifugal pump 2. The pump 2 delivers the produced fluid through the opening 10 of the base 9 to the discharge pipe 12 and then through the holes 17 in the seat 15 of the check valve 16, the lower section of the pressure pipe 4 and the drain valve 5 enters surface. When this pressure of the reservoir fluid, the locking element 19 rises up to the contact of the limiter 20 axial displacements with the seat 15.

После отключения установки столб жидкости закрывает обратный клапан 16. Находящиеся в напорном трубопроводе 4 механические примеси в виде песка, окалины, корок цемента оседают вниз, заполняя зазор 14. При этом насос 2 оказывается полностью защищенным от механических примесей, не происходит засорения его рабочих органов и насос продолжает работать в устойчивом режиме после повторного запуска установки, что значительно увеличивает наработку на отказ погружного насосного оборудования. After the installation is turned off, the liquid column closes the non-return valve 16. The mechanical impurities in the pressure pipe 4 in the form of sand, scale, cement crusts settle down, filling the gap 14. In this case, the pump 2 is completely protected from mechanical impurities, there is no clogging of its working bodies and the pump continues to operate in steady mode after restarting the installation, which significantly increases the mean time between failures of the submersible pumping equipment.

Claims

1. A downhole pump installation comprising sections of an electric motor and a multi-stage centrifugal pump, connected in series and placed in the well by means of a pressure pipe, between which sections a drain valve assembly is located, characterized in that a sludge trap containing a fishing head is placed between the discharge of the multi-stage centrifugal pump and the pressure pipe , body and base on which a discharge pipe with a radial displacement compensator and a check valve is fixed .

2. The downhole pump installation according to claim 1, characterized in that the check valve contains a seat with holes for the passage of formation fluid, a locking element with an axial displacement limiter, and the locking element is made in the form of a cone passing into the cylinder with a rod.

3. The downhole pump installation according to claim 1, characterized in that the angle between the conical generatrices of the locking element is 120 ^o , and the ratio of the diameters of the cylinder and the rod of the locking element exceeds 5: 1.