RU2436998C1 - Pump unit for liquid pumping to well - Google Patents
Pump unit for liquid pumping to well Download PDFInfo
- Publication number
- RU2436998C1 RU2436998C1 RU2010123148/06A RU2010123148A RU2436998C1 RU 2436998 C1 RU2436998 C1 RU 2436998C1 RU 2010123148/06 A RU2010123148/06 A RU 2010123148/06A RU 2010123148 A RU2010123148 A RU 2010123148A RU 2436998 C1 RU2436998 C1 RU 2436998C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pump
- drive
- screw
- nut
- housing
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Reciprocating Pumps (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к насосным установкам для закачки жидкости в скважину и, в особенности, к плунжерным насосным установкам.The invention relates to pumping units for pumping fluid into a well and, in particular, to plunger pumping units.
Известен установленный горизонтально или под небольшим углом к горизонту в трубе насосный агрегат, состоящий из электродвигателя с гидрозащитой и центробежного насоса. В верхней части трубы, противоположной входному патрубку, установлен клапан для сброса газа, содержащегося в нагнетаемой жидкости. Выходной патрубок соединен с насосно-компрессорными трубами [Патент США №5203682].Known installed horizontally or at a small angle to the horizontal in the pipe pump unit, consisting of an electric motor with hydraulic protection and a centrifugal pump. In the upper part of the pipe, opposite the inlet pipe, a valve is installed to discharge the gas contained in the pumped liquid. The outlet pipe is connected to the tubing [US Patent No. 5,203,682].
Недостатком насосного агрегата является низкий коэффициент полезного действия центробежного насоса и взаимозависимость давления нагнетания и расхода.The disadvantage of the pumping unit is the low efficiency of the centrifugal pump and the interdependence of discharge pressure and flow rate.
Наиболее близким техническим решением, выбранным нами в качестве прототипа, является насос с приводом типа винт-гайка качения от реверсивного электродвигателя, вал которого соединен 61 винтом привода. Гайка привода находится в шпоночном соединении с корпусом и соединена посредством полого штока, охватывающего винт, и штанги с плунжером насоса. Для обеспечения реверса электродвигателя и возвратно-поступательного движения гайки и соединенного с ней плунжера насоса привод содержит демпферы, установленные по концам хода гайки, при взаимодействии которых происходит увеличение силы тока, что служит сигналом к реверсу электродвигателя. В качестве насоса используется плунжерный насос с шариковыми клапанами. Насос производит откачку жидкости из затрубного пространства скважины в полость насосно-компрессорных труб [Патент РФ №2347947].The closest technical solution that we have chosen as a prototype is a pump with a screw-nut type drive from a reversible electric motor, the shaft of which is connected by 61 drive screws. The drive nut is keyed to the housing and is connected by means of a hollow rod that encloses the screw and a rod with a pump plunger. To ensure the reverse of the electric motor and the reciprocating movement of the nut and the pump plunger connected to it, the drive contains dampers installed at the ends of the nut stroke, the interaction of which increases the current strength, which serves as a signal to reverse the electric motor. As a pump, a plunger pump with ball valves is used. The pump pumps the fluid from the annulus of the well into the cavity of the tubing [RF Patent No. 2347947].
Недостатком насоса является отсутствие охлаждения двигателя при установке агрегата на поверхности. При этом для замены наименее надежных элементов насоса - клапанов требуется остановка агрегата и разборка насоса, что в условиях низких температур может привести к замерзанию воды. Только один конец винта зафиксирован, а другой - не зафиксирован относительно корпуса, что не позволяет применять насос в горизонтальном положении и приводит к существенному снижению допустимой нагрузки и частоты вращения привода, и, как следствие, снижению напора, производительности и ресурса насосного агрегата. Система управления электродвигателем не обеспечивает надежного реверса. Кроме того, насос одностороннего действия не обеспечивает значительную по объему и непрерывную подачу жидкости.The disadvantage of the pump is the lack of engine cooling when installing the unit on the surface. At the same time, to replace the least reliable elements of the pump - valves, it is necessary to stop the unit and disassemble the pump, which at low temperatures can lead to freezing of water. Only one end of the screw is fixed, and the other is not fixed relative to the housing, which does not allow the pump to be used in a horizontal position and leads to a significant reduction in the permissible load and speed of the drive, and, as a result, a decrease in pressure, capacity and resource of the pump unit. The motor control system does not provide a reliable reverse. In addition, a single-acting pump does not provide a significant volume and continuous flow of fluid.
Задачей изобретения является устранение этих недостатков.The objective of the invention is to eliminate these disadvantages.
Для успешного решения поставленной задачи в известном насосном агрегате, включающем насос, сообщающийся с линиями низкого и высокого давления, привод винт-гайка качения, установленный в маслозаполенном корпусе, содержащем эластичную оболочку, демпферы, реверсивный электродвигатель, ведущий вал которого соединен с винтом привода, один конец которого установлен в подшипнике, а гайка, находящаяся в подвижном соединении с корпусом, соединена с уплотненной штангой привода насоса посредством охватывающего винт полого штока, другой конец винта установлен в подшипнике, соединенном с корпусом при помощи кронштейнов, проходящих через прорези в полом штоке, который входит в подвижное соединение с корпусом, и его ход ограничен по меньшей мере одним датчиком перемещения, а внешняя поверхность эластичной оболочки сообщается с соседней с приводом рабочей камерой насоса двойного действия, рабочие камеры которого соединены двумя патрубками с линиями низкого и высокого давления через блок клапанов; электродвигатель, привод и насос установлены в кожухе, соединенном с линией низкого давления; блок клапанов содержит соединенные с патрубками две пары клапанов, причем в каждой паре вход одного клапана соединен с полостью кожуха агрегата, а выход соединен с соответствующей рабочей камерой насоса и входом другого клапана пары, выход которого соединен с линией высокого давления.To successfully solve the problem in a known pump unit, including a pump in communication with low and high pressure lines, a rolling screw-nut drive installed in an oil-filled housing containing an elastic shell, dampers, a reversible electric motor, the drive shaft of which is connected to the drive screw, one the end of which is mounted in the bearing, and the nut, which is in a movable connection with the housing, is connected to the sealed rod of the pump drive by means of a hollow rod enclosing the screw, the other end This is mounted in a bearing connected to the housing by means of brackets passing through the slots in the hollow stem, which is movably connected to the housing, and its stroke is limited by at least one displacement sensor, and the outer surface of the elastic shell communicates with the working chamber adjacent to the drive double-acting pump, the working chambers of which are connected by two nozzles to low and high pressure lines through a valve block; an electric motor, a drive and a pump are installed in a casing connected to a low pressure line; the valve block contains two pairs of valves connected to the nozzles, and in each pair the inlet of one valve is connected to the cavity of the casing of the unit, and the outlet is connected to the corresponding working chamber of the pump and the inlet of the other valve of the pair, the outlet of which is connected to the high pressure line.
Указанные признаки позволяют устранить недостатки, присущие прототипу, за счет фиксации обеих концов винта привода в подшипниках, использования датчиков перемещения для управления реверсом электродвигателя, охлаждения двигателя жидкостью, протекающей в кожухе, а также использования насоса двойного действия. Система клапанов, вынесенных за пределы насоса, обеспечивает быструю замену вышедшего из строя клапана и позволяет производить его замену с падением производительности, но без остановки закачки.These signs can eliminate the disadvantages inherent in the prototype by fixing both ends of the drive screw in the bearings, using displacement sensors to control the reverse of the electric motor, cooling the engine with liquid flowing in the casing, and also using a double-acting pump. The system of valves outside the pump provides a quick replacement of a failed valve and allows it to be replaced with a drop in performance, but without stopping the injection.
На фиг.1 схематично приведена конструкция насосного агрегата. На фиг.2 - схема соединения клапанов в клапанном блоке, на фиг.3 представлена схематично конструкция привода насоса, а на фиг.4 - узел крепления подшипника винта.Figure 1 schematically shows the design of the pumping unit. Figure 2 is a diagram of the connection of the valves in the valve block, figure 3 shows a schematic design of the pump drive, and figure 4 - the mounting unit of the bearing of the screw.
Насосный агрегат содержит реверсивный электродвигатель 1, привод 2 типа винт-гайка качения и насос 3 двойного действия, установленные в кожухе 4. Насос 3 имеет две рабочие камеры 5 и 6 по обе стороны поршня 7, соединенного с приводом 2 полированной штангой 8. Линия 9 низкого давления соединена с полостью кожуха 4. Блок 10 клапанов соединен патрубками 11 и 12 с рабочими камерами 5 и 6, соответственно и сообщается с полостью кожуха 4 патрубком 13. На выходе блока 10 клапанов имеется линия 14 высокого давления, сообщающаяся с насосно-компрессорными трубами скважины. Для сброса свободного газа при установке кожуха под углом к горизонту имеется отводная линия 15, снабженная клапаном (не показан). В кожухе 1 имеется также кабельный ввод электродвигателя (не показан).The pump unit contains a reversible
Блок 10 содержит две пары 16 и 17 клапанов 18, 19 и 20, 21, соединенных патрубками 11 и 12 с соответствующими камерами 5 и 6 насоса 3. В каждой паре 16 или 17 вход 22 или 23 одного клапана 18 или 20 соединен с патрубком 13, а выход 24 или 25 соединен с одним из патрубков 11 или 12. Вход 26 или 27 другого клапана 19 или 21 пары соединен с патрубком 11 или 12, а выход 28 или 29 соединен с линией 14 высокого давления.
Привод 2 содержит маслозаполненный корпус 30, в котором ведущий вал 31 электродвигателя 1 через промежуточный вал 32 соединен соосно с передачей 33 винт 34 - гайка 35 качения. Гайка 35 посредством выступов 36 входит в подвижное соединение с пазами 37, выполненными в корпусе 30, обеспечивая продольное перемещение гайки 35 и соединенного с ней соосного полого штока 38, перемещающегося снаружи винта 34. Полый шток 38 соединен со штангой 8, уплотненной в корпусе 30 кольцевым уплотнением 39. Промежуточный вал 32 установлен внутри маслозаполненной эластичной оболочки 40, полость которой сообщается с полостью корпуса 30, а внешняя поверхность посредством патрубка 41 - с полостью камеры 5 насоса 3, обеспечивая равенство давлений внутри и снаружи штанги 8. Один конец 42 винта 34 установлен в подшипнике 43, а другой конец 44 винта - в подшипнике 45. Подшипник 45 соединен с корпусом 30 при помощи кронштейнов 46, проходящих через прорези 47 в полом штоке 38 (фиг.5), обеспечивая фиксировано-фиксированный способ монтажа привода 2 винт-гайка качения. Полый шток 38 снабжен выступами 48, которые входят в подвижное соединение с пазами 37 в корпусе 30.The
В корпусе 30 установлены датчики 49 и 50 перемещения и демпферы 51 и 52.In the
Насосный агрегат работает следующим образом.The pump unit operates as follows.
При реверсивном вращении электродвигателя 1 привод 2 винт-гайка качения преобразует вращение в возвратно-поступательное перемещение поршня 7 насоса 3. При движении поршня 7, например, слева направо жидкость из линии 9 низкого давления по кожуху 4 и патрубку 13 подается на входы 22 и 23 клапанов 18 и 20 блока 10 клапанов. Клапан 18 открывается и по патрубку 11 заполняет камеру 5 насоса 3. Одновременно происходит сжатие жидкости и увеличение давления в камере 6, которое по патрубку 12 подается на выход 25 клапана 20 и запирает его. Избыточное давление подается на вход 27 клапана 21, открывая его, и передается в выходную линию 14 высокого давления. При движении плунжера в противоположном направлении давление нагнетания передается из камеры 5 в линию 14 через патрубок 11, далее - на выход 24 клапана 18, запирая его, и на вход 26 клапана 19, открывая его. С выхода 28 жидкость под давлением подается в линию 14. Жидкость поступает на вход 23 клапана 20 и по патрубку 12 - в камеру 6. При этом клапан 21 закрыт давлением, подаваемым на выход 29. Таким образом производится непрерывная закачка жидкости. При этом свободный газ при достижении определенного давления сбрасывается по отводной линии 15.When the
В случае выхода из строя одного из клапанов пары 16, 17 она отключается при помощи задвижек (не показаны) и производят ремонт или замену вышедших из строя элементов, а другая пара клапанов обеспечивает закачку жидкости.In the event of failure of one of the valves of the
Привод работает следующим образом. Вращение вала 31 реверсивного электродвигателя 1 передается промежуточным валом 32 на винт 34 передачи 33 винт-гайка качения. Винт 34 вращается в подшипниках 43 и 45, установленных на его концах 42 и 44. Так как гайка 35 передачи 33 входит в подвижное соединение с пазами 37 корпуса 30 посредством выступов 36, происходит продольное перемещение гайки 35 и соединенного с ней полого штока 38. При этом шток 38 перемещается относительно удерживающих верхний подшипник 45 кронштейнов 46, проходящих через прорези 47 (фиг.5) полого штока 38. Шток 38 перемещает штангой 8 поршень 7 насоса 3, причем длина хода поршня 7 соответствует числу оборотов двигателя 1 в одном направлении.The drive operates as follows. The rotation of the
При приближении гайки 35 к крайним точкам перемещения срабатывают один из датчиков 49 или 50, дающие команду на снижение оборотов двигателя 1, который останавливается, сжимая демпфер 51 или 52. Происходит реверсирование электродвигателя 1 и его вращение в противоположном направлении и цикл повторяется.When the
Полый шток 38 перемещается в корпусе 30, входя в подвижное соединение с пазами 37 посредством выступов 48. При возвратно-поступательном перемещении штока 38 происходит свободное перетекание масла в замкнутой системе из эластичной оболочки 40 в корпус 30 и обратно, обеспечивая смазку передачи 33. Так как внешняя поверхность эластичной оболочки 40 соединена с камерой 5 насоса 3 патрубком 41, давление в корпусе 30 и камере 5 насоса 3 равны. Эластичная оболочка 40 и уплотнение 39 ненагружены.The
В качестве передачи 33 винт-гайка качения может использоваться шариковинтовая или роликовинтовая передача.As the
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010123148/06A RU2436998C1 (en) | 2010-06-08 | 2010-06-08 | Pump unit for liquid pumping to well |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010123148/06A RU2436998C1 (en) | 2010-06-08 | 2010-06-08 | Pump unit for liquid pumping to well |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2436998C1 true RU2436998C1 (en) | 2011-12-20 |
Family
ID=45404389
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010123148/06A RU2436998C1 (en) | 2010-06-08 | 2010-06-08 | Pump unit for liquid pumping to well |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2436998C1 (en) |
-
2010
- 2010-06-08 RU RU2010123148/06A patent/RU2436998C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2735050C2 (en) | Double-acting positive displacement pump for fluid medium | |
RU2347947C1 (en) | Deep-well pump unit | |
US20110236236A1 (en) | Driving arrangement for a pump or compressor | |
JP2019074203A (en) | Low profile type electro-hydrostatic actuator | |
CN111263859A (en) | Pump system for treating slurry media | |
CN108167152B (en) | Hydraulic drive reciprocating pump | |
RU184849U1 (en) | Hydromechanical plunger pump drive | |
US8226383B2 (en) | Downhole pump | |
CN102016317A (en) | Hydraulically driven machine improvement | |
RU2436998C1 (en) | Pump unit for liquid pumping to well | |
US11913437B2 (en) | Pumping systems | |
RU2749519C2 (en) | Rotary electrohydraulic actuator | |
RU2641762C1 (en) | Submersible oil extraction unit with plunger pump | |
CN105065225A (en) | Electromagnetic type plunger pump device and control method | |
RU2449171C2 (en) | Pumping unit | |
US11454226B2 (en) | Electric off-axis opposing piston linear actuator pumping system | |
RU83106U1 (en) | SUBMERSIBLE ELECTRIC HYDRO-MECHANICAL DRIVE INSTALLATION | |
RU2504692C2 (en) | Electrically driven downhole unit | |
RU2578711C2 (en) | Downhole plunger-type diaphragm pump unit | |
RU2451832C1 (en) | Hydraulic diaphragm pump | |
RU2305797C1 (en) | Pumping set | |
RU2622579C2 (en) | Drill boring opposed pump | |
RU194568U1 (en) | Submersible plunger pump drive | |
CN221002711U (en) | Energy-saving pumping unit integrating production and transmission | |
RU2493434C1 (en) | Hydraulic-driven pump set |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120609 |