RU2193696C1 - Controlled submersible electric centrifugal pumping unit - Google Patents
Controlled submersible electric centrifugal pumping unit Download PDFInfo
- Publication number
- RU2193696C1 RU2193696C1 RU2001125886/06A RU2001125886A RU2193696C1 RU 2193696 C1 RU2193696 C1 RU 2193696C1 RU 2001125886/06 A RU2001125886/06 A RU 2001125886/06A RU 2001125886 A RU2001125886 A RU 2001125886A RU 2193696 C1 RU2193696 C1 RU 2193696C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- submersible electric
- shaft
- control device
- pump
- gear
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к оборудованию для добычи продукции скважин и может быть использовано в приводах погружных электроцентробежных насосов при эксплуатации нефтедобывающих скважин. The invention relates to equipment for producing well products and can be used in drives of submersible electric centrifugal pumps during the operation of oil wells.
Известно устройство /1/ эксплуатации скважин погружным электроцентробежным насосом с частотно-регулируемым приводом. Управление режимом погружного электроцентробежного насоса происходит путем регулирования частоты напряжения, питающего погружной электродвигатель, до достижения заданных параметров работы погружного электроцентробежного насоса. A known device / 1 / operation of wells by a submersible electric centrifugal pump with a variable frequency drive. The control of the submersible electric centrifugal pump mode occurs by adjusting the frequency of the voltage supplying the submersible electric motor until the specified operating parameters of the submersible electric centrifugal pump are achieved.
Недостатками этого устройства являются сложность электронной схемы и подверженность воздействию сложных климатических условий. The disadvantages of this device are the complexity of the electronic circuit and exposure to difficult climatic conditions.
Наиболее близкой по устройству и функциональным возможностям к заявляемому является управляемая погружная электроцентробежная насосная установка /2/, содержащая управляющее устройство, включающее в себя тиристорный преобразователь частоты, глубинный манометр и штуцер. Регулирование дебита и подачи насоса осуществляется изменением скорости вращения электродвигателя путем регулирования его частотной характеристики. При этом поток добываемой жидкости дросселируется до получения на приеме насоса давления, соответствующего замеренному на оптимальном режиме. Closest to the device and functionality to the claimed is a controllable submersible electric centrifugal pump installation / 2 /, containing a control device including a thyristor frequency converter, depth gauge and fitting. The flow rate and pump flow are controlled by changing the speed of the electric motor by adjusting its frequency response. In this case, the flow of produced fluid is throttled until a pressure corresponding to that measured at the optimum mode is obtained at the pump intake.
Недостатком известного устройства является ручное регулирование параметров работы погружного электроцентробежного насоса, сложность, обусловленная наличием тиристорного преобразователя частоты с электронной схемой, и низкая надежность, связанная с неустойчивой работой электронного оборудования и отсутствием обратной связи между параметрами добываемой продукции и насосной установки в режиме эксплуатации. A disadvantage of the known device is the manual control of the operating parameters of a submersible electric centrifugal pump, the complexity due to the presence of a thyristor frequency converter with an electronic circuit, and the low reliability associated with the unstable operation of electronic equipment and the lack of feedback between the parameters of the produced products and the pump unit in operation.
Задача заявляемого изобретения - упростить конструкцию путем исключения применения тиристорного преобразователя частоты, глубинного манометра и штуцера и повысить надежность устройства путем автоматического механического управления режимом работы погружного электроцентробежного насоса, осуществленного через обратную связь между параметрами скважинной жидкости и насосной установки в режиме эксплуатации. The objective of the claimed invention is to simplify the design by eliminating the use of a thyristor frequency converter, a depth gauge and a fitting and to increase the reliability of the device by automatically mechanically controlling the operating mode of the submersible electric centrifugal pump, implemented through feedback between the parameters of the well fluid and the pump unit in operation.
Поставленная задача решается тем, что в управляемой погружной электроцентробежной насосной установке, содержащей погружной электроцентробежный насос, погружной электродвигатель и управляющее устройство, управляющее устройство выполнено в виде дифференциального механизма, одно из центральных колес которого соединено с валом погружного электродвигателя, второе центральное колесо через вал управляющего устройства с валом погружного электроцентробежного насоса, водило сателлитов дифференциального механизма соединено через повышающий редуктор с валом гидравлического шестеренчатого насоса, входной патрубок которого соединен с внутренней полостью наполненного маслом корпуса управляющего устройства, а выходной патрубок - с приоткрытым вентилем, соединенным через зубчатую шестерню с круглой рейкой, причем круглая рейка соединена с датчиком нагрузки гидравлического шестеренчатого насоса, выполненным в виде кулачковой муфты, подпружиненной в осевом направлении. The problem is solved in that in a controlled submersible electric centrifugal pump installation containing a submersible electric centrifugal pump, a submersible electric motor and a control device, the control device is made in the form of a differential mechanism, one of the central wheels of which is connected to the shaft of the submersible electric motor, the second central wheel through the shaft of the control device with a shaft of a submersible electric centrifugal pump, the carrier of the satellites of the differential mechanism is connected via a raise reduction gearbox with a hydraulic gear pump shaft, the inlet pipe of which is connected to the internal cavity of the control device housing filled with oil, and the outlet pipe - with an ajar valve connected through a gear gear with a round rack, and the round rack is connected to the load sensor of the hydraulic gear pump, made in in the form of a cam clutch, axially spring loaded.
На чертеже приведена схема устройства. The drawing shows a diagram of the device.
Здесь:
1 - погружной электродвигатель;
2 - первое центральное колесо дифференциального механизма;
3 - дифференциальный механизм;
4 - водило сателлитов дифференциального механизма;
5 - второе центральное колесо дифференциального механизма;
6 - вал управляющего устройства;
7 - повышающий редуктор;
8 - вал гидравлического шестеренчатого насоса;
9 - гидравлический шестеренчатый насос;
10 - входной патрубок гидравлического шестеренчатого насоса;
11 - вентиль;
12 - выходной патрубок гидравлического шестеренчатого насоса;
13 - тяга;
14 - пружина;
15 - круглая рейка;
16 - зубчатая шестерня;
17 - кулачковая муфта;
18 - полость корпуса управляющего устройства;
19 - корпус управляющего устройства;
20 - погружной электроцентробежный насос.Here:
1 - submersible motor;
2 - the first central wheel of the differential mechanism;
3 - differential mechanism;
4 - carrier of the differential mechanism;
5 - the second central wheel of the differential mechanism;
6 - shaft of the control device;
7 - step-up gear;
8 - a shaft of a hydraulic gear pump;
9 - hydraulic gear pump;
10 - inlet pipe of a hydraulic gear pump;
11 - valve;
12 - output pipe of a hydraulic gear pump;
13 - thrust;
14 - spring;
15 - round rail;
16 - a gear wheel;
17 - cam clutch;
18 - the cavity of the housing of the control device;
19 - the housing of the control device;
20 - submersible electric centrifugal pump.
Вал погружного электродвигателя 1 соединен с одним из центральных колес 2 дифференциального механизма 3. Второе центральное колесо 5 дифференциального механизма 3 соединено с валом 6 управляющего устройства. Водило сателлитов 4 дифференциального механизма 3 через повышающий редуктор 7 соединено с валом 8 гидравлического шестеренчатого насоса 9, входной патрубок 10 которого соединен с внутренней полостью 18 наполненного маслом корпуса 19 управляющего устройства, а выходной патрубок 12 гидравлического шестеренчатого насоса соединен с приоткрытым вентилем 11, выход которого также соединен с внутренней полостью 18 наполненного маслом корпуса 19 управляющего устройства. Приоткрытый вентиль 11 механически через тягу 13 соединен с зубчатой шестерней 16, которая зацеплена с круглой рейкой 15, выполненной заодно с кулачковой муфтой 17. Одна половина кулачковой муфты 17 насажана на шлицевой конец вала 6 управляющего устройства и подпружинена в осевом направлении пружиной 14. Вторая половина кулачковой муфты 17 жестко соединена с валом погружного электроцентробежного насоса 20. Управляющее устройство помещено в корпус 19 управляющего устройства, заполненный маслом (в качестве которого используется трансмиссионное масло). Кулачковая муфта 17 с пружиной 14 составляют датчик нагрузки насоса. The shaft of the submersible motor 1 is connected to one of the central wheels 2 of the differential mechanism 3. The second central wheel 5 of the differential mechanism 3 is connected to the shaft 6 of the control device. The carrier of the satellites 4 of the differential mechanism 3 is connected via a booster gear 7 to the shaft 8 of the hydraulic gear pump 9, the input pipe 10 of which is connected to the internal cavity 18 of the control device housing 19 filled with oil, and the output pipe 12 of the hydraulic gear pump is connected to the ajar valve 11, the output of which also connected to the inner cavity 18 of the oil-filled housing 19 of the control device. The ajar valve 11 is mechanically connected through a rod 13 to a gear 16, which is engaged with a round rack 15 made integral with the cam clutch 17. One half of the cam clutch 17 is mounted on the splined end of the shaft 6 of the control device and axially spring-loaded by the spring 14. The second half cam clutch 17 is rigidly connected to the shaft of a submersible electric centrifugal pump 20. The control device is placed in the housing 19 of the control device, filled with oil (which is used as a transmission layer). A cam clutch 17 with a spring 14 constitute a pump load sensor.
Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.
В начальный момент времени при подаче питания на погружной электродвигатель (в дальнейшем ПЭД) 1 вместе с валом ПЭД начинают вращаться центральное колесо 2 дифференциального механизма 3, соединенного с погружным электроцентробежным насосом 20 через вал 6 управляющего устройства, и водило сателлитов 4 дифференциального механизма 3, соединенное с гидравлическим шестеренчатым насосом 9 через повышающий редуктор 7. Входной патрубок 10 гидравлического шестеренчатого насоса 9 соединен с внутренней полостью 18 корпуса 19 управляющего устройства, заполненного маслом. Вращение гидравлического шестеренчатого насоса 9 приводит к перекачиванию масла из полости 18 корпуса 19 управляющего устройства к приоткрытому вентилю 11. Дросселирование масла через вентиль 11 ведет к повышению давления на выходе гидравлического шестеренчатого насоса 9, что создает тормозной момент на водиле сателлитов 4 дифференциального механизма 3, что, в свою очередь, приводит к уменьшению скорости вращения погружного электроцентробежного насоса. При этом начинает вращаться вал 6 управляющего устройства с кулачковой муфтой 17, приводя во вращение вал погружного электроцентробежного насоса 20. Погружной электроцентробежный насос 20, взаимодействуя со скважинной жидкостью, оказывает сопротивление вращению вала 6 управляющего устройства. Момент нагрузки, создаваемый погружным электроцентробежным насосом 20, заставляет подвижную половину кулачковой муфты 17 перемещаться в осевом направлении, преодолевая усилие пружины 14. Это приводит к тому, что круглая рейка 15 также перемещается в осевом направлении, а зацепленная с ней зубчатая шестерня 16 поворачивает вентиль 11, уменьшая проходное сечение для прохождения потока масла от гидравлического шестеренчатого насоса 9. Это увеличивает тормозной момент на валу гидравлического шестеренчатого насоса 9, что уменьшает скорость вращения водила сателлитов 4 дифференциального механизма 3 и увеличивает скорость вращения вала 6 управляющего устройства. При нагрузке погружного электроцентробежного насоса 20 подвижная часть кулачковой муфты 17 перемещается в осевом направлении, при этом вентиль 11 полностью закрывается, а гидравлический шестеренчатый насос 9 и водило сателлитов 4 дифференциального механизма 3 останавливаются. Тогда через дифференциальный механизм 3 от ПЭД 1 к погружному электроцентробежному насосу 20 автоматически передается полная мощность при максимальной скорости вращения вала. At the initial moment of time, when power is supplied to the submersible electric motor (hereinafter referred to as the SEM) 1, together with the shaft of the SEM, the central wheel 2 of the differential mechanism 3, connected to the submersible electric centrifugal pump 20 through the shaft 6 of the control device, starts to rotate, and the satellites 4 of the differential mechanism 3 connected with a hydraulic gear pump 9 through a step-up gear 7. The inlet pipe 10 of the hydraulic gear pump 9 is connected to the internal cavity 18 of the housing 19 of the control device, full of butter. The rotation of the hydraulic gear pump 9 leads to pumping oil from the cavity 18 of the housing 19 of the control device to the ajar valve 11. Throttling of the oil through the valve 11 leads to an increase in pressure at the output of the hydraulic gear pump 9, which creates a braking torque on the satellite carrier 4 of the differential mechanism 3, which , in turn, leads to a decrease in the speed of rotation of the submersible electric centrifugal pump. When this starts to rotate the shaft 6 of the control device with a cam clutch 17, driving the shaft of the submersible electric centrifugal pump 20. The submersible electric centrifugal pump 20, interacting with the borehole fluid, resists the rotation of the shaft 6 of the control device. The load moment created by the submersible electric centrifugal pump 20 causes the movable half of the cam clutch 17 to move in the axial direction, overcoming the force of the spring 14. This leads to the fact that the round rack 15 also moves in the axial direction, and the gear gear 16 engaged with it rotates the valve 11 reducing the flow area for oil flow from the hydraulic gear pump 9. This increases the braking torque on the shaft of the hydraulic gear pump 9, which reduces the speed of rotation niya drove satellites 4 of the differential mechanism 3 and increases the speed of rotation of the shaft 6 of the control device. When the load of the submersible electric centrifugal pump 20, the movable part of the cam clutch 17 moves axially, while the valve 11 is completely closed, and the hydraulic gear pump 9 and the carrier 4 of the differential mechanism 3 are stopped. Then, through the differential mechanism 3, from the PEM 1 to the submersible electric centrifugal pump 20, the full power is automatically transmitted at the maximum shaft rotation speed.
Тормозной момент МТ гидравлического шестеренчатого насоса 9 связан с характеристиками работы погружного электроцентробежного насоса выражением:
где Q - подача погружного электроцентробежного насоса;
Δр - разность давлений на входе и выходе погружного электроцентробежного насоса;
ω - скорость вращения погружного электроцентробежного насоса.The braking torque M T of the hydraulic gear pump 9 is associated with the characteristics of the submersible electric centrifugal pump by the expression:
where Q is the submersible electric centrifugal pump feed;
Δp is the pressure difference at the inlet and outlet of the submersible electric centrifugal pump;
ω is the rotation speed of a submersible electric centrifugal pump.
При уменьшении плотности жидкости, увеличении газосодержания в жидкости, возрастании скорости жидкости нагрузка на валу погружного электроцентробежного насоса 20 уменьшается, пружина 14 перемещает подвижную половину кулачковой муфты 17 вверх, при этом рейка 15 поворачивает зубчатую шестерню 16, а вместе с ней и вентиль 11, который прикрывает проходное сечение для прохождения масла от гидравлического шестеренчатого насоса 9. Водило сателлитов 4 дифференциального механизма 3 начинает вращаться с большей скоростью, вал 6 управляющего устройства замедляет вращение, и погружной электроцентробежный насос 20 начинает вращаться с меньшей скоростью. With a decrease in the density of the liquid, an increase in the gas content in the liquid, and an increase in the speed of the liquid, the load on the shaft of the submersible electric centrifugal pump 20 decreases, the spring 14 moves the movable half of the cam clutch 17 upward, while the rack 15 rotates the gear gear 16, and with it the valve 11, which covers the flow area for oil from the hydraulic gear pump 9. The carrier 4 of the differential mechanism 3 starts to rotate at a higher speed, the shaft 6 of the control device slow rotation, and electric submersible pump 20 starts to rotate at a slower speed.
При увеличении плотности жидкости, уменьшении газосодержания в жидкости, уменьшении скорости жидкости нагрузка на валу электроцентробежного насоса 20 увеличивается, пружина 14 перемещает подвижную половину кулачковой муфты 17 вниз, при этом рейка 15 поворачивает зубчатую шестерню 16, а вместе с ней и вентиль 11, который приоткрывает проходное сечение для прохождения масла от гидравлического шестеренчатого насоса 9. Водило сателлитов 4 дифференциального механизма 3 начинает вращаться меньшей скоростью, вал 6 управляющего устройства ускоряет вращение, и погружной электроцентробежный насос 20 начинает вращаться с большей скоростью. With an increase in the density of the liquid, a decrease in the gas content in the liquid, and a decrease in the speed of the liquid, the load on the shaft of the electric centrifugal pump 20 increases, the spring 14 moves the movable half of the cam clutch 17 downward, while the rack 15 rotates the gear gear 16, and with it the valve 11, which opens slightly the cross-section for the passage of oil from the hydraulic gear pump 9. The carrier of the satellites 4 of the differential mechanism 3 starts to rotate at a lower speed, the shaft 6 of the control device accelerates increment, and submersible electric pump 20 starts to rotate at a higher speed.
Источники информации:
1. Максимов В.П. Эксплуатация нефтяных месторождений в осложненных условиях. М.: Недра, 1976, с.110-126.Sources of information:
1. Maksimov V.P. Operation of oil fields in difficult conditions. M .: Nedra, 1976, pp. 110-126.
2. Патент на изобретение РФ 2042795, кл. Е 21 В 43/00,1995. 2. Patent for the invention of the Russian Federation 2042795, cl. E 21 B 43 / 00.1995.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001125886/06A RU2193696C1 (en) | 2001-09-21 | 2001-09-21 | Controlled submersible electric centrifugal pumping unit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001125886/06A RU2193696C1 (en) | 2001-09-21 | 2001-09-21 | Controlled submersible electric centrifugal pumping unit |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2193696C1 true RU2193696C1 (en) | 2002-11-27 |
Family
ID=20253285
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001125886/06A RU2193696C1 (en) | 2001-09-21 | 2001-09-21 | Controlled submersible electric centrifugal pumping unit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2193696C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU171446U1 (en) * | 2016-07-06 | 2017-06-01 | Общество с ограниченной ответственностью "ТатОйлПром" | Horizontal multi-stage vane pumping unit for pumping liquid |
| RU176375U1 (en) * | 2017-03-03 | 2018-01-17 | Общество с ограниченной ответственностью "ТатОйлПром" | Horizontal multi-stage vane pumping unit for pumping liquid |
-
2001
- 2001-09-21 RU RU2001125886/06A patent/RU2193696C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU171446U1 (en) * | 2016-07-06 | 2017-06-01 | Общество с ограниченной ответственностью "ТатОйлПром" | Horizontal multi-stage vane pumping unit for pumping liquid |
| RU176375U1 (en) * | 2017-03-03 | 2018-01-17 | Общество с ограниченной ответственностью "ТатОйлПром" | Horizontal multi-stage vane pumping unit for pumping liquid |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20150204322A1 (en) | Pump system having speed-based control | |
| US20090142207A1 (en) | Bottom hole hollow core electric submersible pumping system | |
| JP3122348B2 (en) | Engine lubrication oil supply device | |
| KR20190045924A (en) | Dual input pumps and systems | |
| US6113355A (en) | Pump drive head pump assembly with a hydraulic pump circuit for preventing back-spin when the drive head has been shut off | |
| US6152231A (en) | Wellhead drive brake system | |
| RU2193696C1 (en) | Controlled submersible electric centrifugal pumping unit | |
| EP3397834A1 (en) | Preconditioning flow to an electrical submersible pump | |
| US7306031B2 (en) | Tubing string rotator and method | |
| RU2673477C2 (en) | Progressing cavity pump system with fluid coupling | |
| US6419472B2 (en) | Gear unit for a deep-borehole pump | |
| US2433954A (en) | Fluid pump and control therefor | |
| CA2550066C (en) | Improved wellhead drive braking mechanism | |
| RU2229623C1 (en) | Pumping unit drive with compensation of load-irregularities | |
| RU2193694C1 (en) | Controlled submersible electric centrifugal pumping unit | |
| US20110225962A1 (en) | Variable Speed Hydraulic Pump Apparatus and Method | |
| RU2791761C1 (en) | Drill string oscillator | |
| RU2816962C1 (en) | Pump station | |
| RU2781681C1 (en) | Oscillator for drill string | |
| US20240133277A1 (en) | Downhole pump fluid throttling device | |
| AU2013201632B2 (en) | Driving arrangement for a pump or compressor | |
| WO2016078692A1 (en) | Electric actuator | |
| CN103244493B (en) | Valve assembly with pilot pump | |
| RU2193695C1 (en) | Controlled submersible electric centrifugal pumping unit with feedback | |
| SU1020636A1 (en) | Drive of bore-hole sucker-rod pump |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20050930 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060922 |