RU2386055C2

RU2386055C2 - Electric centrifugal pump installation

Info

Publication number: RU2386055C2
Application number: RU2008122308/06A
Authority: RU
Inventors: Сибагат Гарифович Зубаиров (RU); Сибагат Гарифович Зубаиров; Ренат Рустемович Яхин (RU); Ренат Рустемович Яхин; Искандер Александрович Салихов (RU); Искандер Александрович Салихов; Фурдавис Гарифович Халимов (RU); Фурдавис Гарифович Халимов; Андрей Александрович Урихин (RU); Андрей Александрович Урихин
Priority date: 2008-06-03
Filing date: 2008-06-03
Publication date: 2010-04-10
Also published as: RU2008122308A

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: installation includes modules of electric motor, hydroprotection, pump, as well as cable line, remote cable connection station, blowoff valve, check valve, gas separator, tubing strings, wellhead equipment, complete transformer device. Modules of electric centrifugal pump installations (ECPI) are connected by means of the devices containing differential hollow piston 17, support elements 19 in the form of levers with slips, elastic base 21 and housing 13 with bores 16, which is equipped with longitudinal openings 18. Bores 16 comprise differential cylinder corresponding as to diametres to differential hollow piston 17. In longitudinal openings 18 there arranged with axial stroke reserve are levers of support elements 19, which are kinematically connected to differential hollow piston 17 and equipped with inner taper bores 20. Bores 20 interact with elastic substrate 21 provided with external taper surface 22.

EFFECT: increasing ECPI service life and operability owing to damping of bumps of submersible device against casing pipes and decreasing the amplitude of its vibrations.

3 dwg

Description

Изобретение относится к установкам электроцентробежным насосным (УЭЦН), предназначенным для добычи нефти из скважин.The invention relates to an electric centrifugal pumping unit (ESP), designed for oil production from wells.

Известна УЭЦН для добычи нефти, содержащая устьевое оборудование, пульт управления, силовой кабель, насосно-компрессорные трубы, электродвигатель, гидрозащиту и насос, причем соединение корпусов модулей фланцевое при помощи болтов, а соединение валов модулей при помощи шлицевых муфт (Справочная книга по добыче нефти. Под ред. д-ра техн. наук Ш.К. Гиматудинова. М.: Недра, 1974, с.356-357).ESP is known for oil production, containing wellhead equipment, control panel, power cable, tubing, electric motor, hydraulic protection and pump, moreover, the connection of the module housings is flanged with bolts, and the connection of the module shafts with the help of splined couplings (Oil production reference book Under the editorship of Dr. of Technical Sciences Sh.K. Gimatudinova (Moscow: Nedra, 1974, p. 356-357).

Недостатком известной конструкции модульного исполнения является низкая долговечность и работоспособность установки за счет усталостного разрушения соединительных элементов модулей из-за большой амплитуды колебаний и жестких ударов погружного агрегата об эксплуатационную колонну, приводящих к падению погружного агрегата или отдельных его модулей на забой скважины.A disadvantage of the known design of modular design is the low durability and operability of the installation due to fatigue failure of the connecting elements of the modules due to the large amplitude of vibrations and hard impacts of the submersible unit against the production string, leading to the fall of the submersible unit or its individual modules to the bottom of the well.

Наиболее близким известным техническим решением является конструкция установки электроцентробежной насосной, содержащей модули электродвигателя, гидрозащиты, насоса, а также кабельную линию, выносной пункт подключения кабеля, клапан спускной, клапан обратный, газосепаратор, насосно-компрессорные трубы, оборудование устья скважины, комплектное трансформаторное устройство (Нефтепромысловое оборудование. Под общ. ред. В.Н.Ивановского. Учеб. для ВУЗов. - М.: ЦентрЛитНефтеГаз, 2006, с.180-181).The closest known technical solution is the design of an electric centrifugal pump installation containing electric motor, hydraulic protection, pump modules, as well as a cable line, a remote cable connection point, a drain valve, a check valve, a gas separator, tubing, wellhead equipment, a complete transformer device ( Oilfield equipment. Under the general editorship of V.N. Ivanovsky. Textbook for universities. - M .: TsentrLitNefteGaz, 2006, p.180-181).

Недостатком данного технического решения является низкая долговечность и работоспособность установки за счет усталостного разрушения соединительных элементов модулей из-за большой амплитуды колебаний и жестких ударов погружного агрегата об эксплуатационную колонну, приводящих к падению погружного агрегата или отдельных его модулей на забой скважины.The disadvantage of this technical solution is the low durability and operability of the installation due to fatigue failure of the connecting elements of the modules due to the large amplitude of vibrations and hard impacts of the submersible unit on the production string, leading to the fall of the submersible unit or its individual modules to the bottom of the well.

Задачей изобретения является повышение долговечности и работоспособности УЭЦН за счет демпфирования ударов погружного агрегата об обсадные трубы и уменьшения амплитуды его колебаний.The objective of the invention is to increase the durability and performance of the ESP by damping the impacts of the submersible assembly on the casing and reducing the amplitude of its vibrations.

Технический результат достигается тем, что в электроцентробежной насосной установке, содержащей модули электродвигателя, гидрозащиты, насоса, а также кабельную линию, выносной пункт подключения кабеля, клапан спускной, клапан обратный, газосепаратор, насосно-компрессорные трубы (НКТ), оборудование устья скважины, комплектное трансформаторное устройство, согласно изобретению модули соединены с помощью устройств, содержащих дифференциальный полый поршень, опорные элементы в виде рычагов со шлипсами и эластичных подложек и корпус с расточками, образующими дифференциальный цилиндр, соответствующий по диаметрам дифференциальному полому поршню, снабженный продольными окнами, в которых размещены с запасом осевого хода рычаги опорных элементов, кинематически связанные с дифференциальным полым поршнем и снабженные внутренними коническими расточками, взаимодействующими с эластичной подложкой, выполненной с наружной конической поверхностью.The technical result is achieved in that in an electric centrifugal pump installation containing electric motor, hydroprotection, pump, and cable lines, a remote cable connection point, a drain valve, a check valve, a gas separator, tubing, wellhead equipment, complete the transformer device, according to the invention, the modules are connected using devices containing a differential hollow piston, support elements in the form of levers with slips and elastic substrates and a housing with goggles forming a differential cylinder corresponding in diameter to the differential hollow piston, provided with longitudinal windows in which the levers of support elements are kinematically connected to the differential hollow piston and provided with internal conical bores interacting with an elastic substrate made with an outer conical surface .

На фиг.1 изображен общий вид установки электроцентробежной насосной.Figure 1 shows a General view of the installation of an electric centrifugal pump.

На фиг.2 - устройство для соединения модулей установки в разрезе.In Fig.2 - a device for connecting the installation modules in the context.

На фиг.3 - то же, в рабочем состоянии.In Fig.3 - the same, in working condition.

Установка электроцентробежная насосная содержит электродвигатель 1, гидрозащиту 2, насос 3, кабельную линию 4, комплектное трансформаторное устройство 5, клапан 6 спускной, насосно-компрессорные трубы 7, оборудование 8 устья скважины, выносной пункт 9 подключения скважины, клапан 10 обратный, газосепаратор 11 и устройства 12 для соединения модулей насосной установки. Указанное устройство для соединения модулей включает корпус 13, снабженный на концах резьбами 14 для присоединения модулей 15 УЭЦН и расточками 16, образующими дифференциальный цилиндр, соответствующий по диаметрам дифференциальному полому поршню 17 и снабженный продольными окнами 18, в которых размещены с запасом осевого хода опорные элементы 19 в виде рычагов со шлипсами, снабженными внутренними коническими расточками 20, эластичную подложку 21, выполненную с наружной конической поверхностью 22.The electric centrifugal pump installation includes an electric motor 1, a hydraulic protection 2, a pump 3, a cable line 4, a complete transformer device 5, a drain valve 6, tubing 7, a wellhead equipment 8, a remote well connection point 9, a check valve 10, a gas separator 11 and devices 12 for connecting modules of the pumping unit. The specified device for connecting the modules includes a housing 13, provided at the ends with threads 14 for connecting the modules 15 of the ESP and bores 16, forming a differential cylinder, corresponding in diameter to the differential hollow piston 17 and provided with longitudinal windows 18, in which the supporting elements 19 are located with a margin of axial travel in the form of levers with slips provided with inner conical bores 20, an elastic substrate 21 made with an outer conical surface 22.

Установка электроцентробежная насосная работает следующим образом.Installation electric centrifugal pump operates as follows.

После спуска погружного агрегата в добывающую скважину на требуемую глубину при нерабочем состоянии устройства для соединения модулей и после включения в работу насосом 3 создается давление, которое, действуя на дифференциальный полый поршень 17 устройства 12, перемещает его на величину осевого хода. В свою очередь дифференциальный полый поршень 17 перемещает кинематически связанные с ним опорные элементы 19 в виде рычагов со шлипсами, надвигая их своей внутренней конической расточкой 20 на наружную коническую поверхность 22 эластичной подложки 21. Из-за этого шлипсы опорных элементов 19, расположенные в продольных окнах 18 корпуса 13, выдвигаются до упора в обсадную трубу и фиксируют погружной агрегат в радиальных и осевых направлениях, т.е. устройство 12 приводится в рабочее состояние (фиг.3). При необходимости подъема агрегата выключают насос и через клапан 6 спускной стравливают жидкость из насосно-компрессорных труб 7 в затрубное пространство. В результате дифференциальный полый поршень 17 полностью разгружается от гидравлической осевой силы и под действием силы тяжести перемещается вниз, увлекая с собой опорные элементы 19 в виде рычагов со шлипсами, за счет чего шлипсы рычагов утапливаются в продольных окнах 18 корпуса 13 и устройство 12 этим приводится в нерабочее состояние (фиг.2), а следовательно, погружной агрегат освобождается и может беспрепятственно извлекаться из скважины.After the submersible unit is lowered into the production well to the required depth when the device for connecting the modules is inoperative and after being switched on by the pump 3, pressure is created which, acting on the differential hollow piston 17 of the device 12, moves it by the value of the axial stroke. In turn, the differential hollow piston 17 moves the kinematically connected supporting elements 19 in the form of levers with slips, pushing them with its inner conical bore 20 onto the outer conical surface 22 of the elastic substrate 21. Because of this, the slips of the supporting elements 19 located in the longitudinal windows 18 of the housing 13, extend fully into the casing and fix the submersible assembly in radial and axial directions, i.e. the device 12 is brought into operation (figure 3). If it is necessary to lift the unit, turn off the pump and through the drain valve 6 bleed the liquid from the tubing 7 into the annulus. As a result, the differential hollow piston 17 is completely unloaded from the hydraulic axial force and moves downward by gravity, entraining the supporting elements 19 in the form of levers with slips, due to which the slips of the levers are embedded in the longitudinal windows 18 of the housing 13 and the device 12 is brought into inoperative state (figure 2), and therefore, the submersible unit is released and can be freely removed from the well.

Таким образом, изобретение позволяет демпфировать ударные нагрузки за счет упругих деформаций эластичной подложки и уменьшать амплитуду продольных, а главное, поперечных колебаний и, следовательно, уменьшать усталостные изгибные напряжения в соединительных элементах модулей агрегата.Thus, the invention allows damping shock loads due to elastic deformations of the elastic substrate and to reduce the amplitude of longitudinal and, most importantly, transverse vibrations and, therefore, reduce fatigue bending stresses in the connecting elements of the unit modules.

Claims

An electric centrifugal pumping unit containing electric motor, hydraulic protection, pump modules, as well as a cable line, a remote cable connection point, a drain valve, a check valve, a gas separator, tubing, wellhead equipment, a complete transformer device, characterized in that the modules are connected to using devices containing a differential hollow piston, support elements in the form of levers with slips, an elastic substrate and a housing with bores forming a differential cylinder, respectively diametrical hollow piston diametrically equipped with longitudinal windows in which the levers of support elements are kinematically connected to the differential hollow piston and provided with internal conical bores interacting with an elastic substrate made with an external conical surface.