RU2641762C1 - Submersible oil extraction unit with plunger pump - Google Patents

Submersible oil extraction unit with plunger pump Download PDF

Info

Publication number
RU2641762C1
RU2641762C1 RU2017113648A RU2017113648A RU2641762C1 RU 2641762 C1 RU2641762 C1 RU 2641762C1 RU 2017113648 A RU2017113648 A RU 2017113648A RU 2017113648 A RU2017113648 A RU 2017113648A RU 2641762 C1 RU2641762 C1 RU 2641762C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
nut
screw
plunger
ball screw
control station
Prior art date
Application number
RU2017113648A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Оксана Анатольевна Галина
Сергей Николаевич Пещеренко
Original Assignee
Акционерное общество "Новомет-Пермь"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Новомет-Пермь" filed Critical Акционерное общество "Новомет-Пермь"
Priority to RU2017113648A priority Critical patent/RU2641762C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2641762C1 publication Critical patent/RU2641762C1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B47/00Pumps or pumping installations specially adapted for raising fluids from great depths, e.g. well pumps
    • F04B47/06Pumps or pumping installations specially adapted for raising fluids from great depths, e.g. well pumps having motor-pump units situated at great depth

Abstract

FIELD: oil and gas industry.
SUBSTANCE: submersible oil extraction unit with a plunger pump comprises a reducer, a hydro-protected electric motor, a drive shaft of which is connected to a screw of ball-screw pair located in reducer body and connected with a rod of the pump drive, which is sealed in the body and connected to the nut by means of a hollow rod embracing the screw, dampers installed in lower part of reducer body, and a control station. In the upper part of the reducer body, there is a jamming chamber, which allows to avoid pulsations of pressure when the plunger moves, before which damping devices are installed. The control station is equipped with a control unit of the stroke of the ball-screw pair nut, which ensures the unstressed reverse of the nut.
EFFECT: increased reliability of the unit operation.
2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области нефтедобычи и может быть использовано для подъема скважинной жидкости.The invention relates to the field of oil production and can be used to lift well fluid.

Известна наземная установка штангового насоса, содержащая электродвигатель, кинематически связанный двухходовым винтом-гайкой с колонной штанг [Патент №2133875 РФ, F04B 47/02, опубл. 27.07.1999]. При вращении винта-гайки колонна штанг погружного плунжерного насоса совершает возвратно-поступательные движения в осевом направлении и приводит в движение поршень плунжерного насоса.Known surface installation of a sucker rod pump containing an electric motor kinematically connected by a two-way screw-nut with a rod string [Patent No. 2133875 of the Russian Federation, F04B 47/02, publ. July 27, 1999]. When the screw-nut is rotated, the rod string of the submersible plunger pump reciprocates in the axial direction and drives the piston of the plunger pump.

Недостатки установки:Disadvantages of installation:

1. Колона штанг ограничивает глубину спуска плунжерного насоса, а также надежность насосной установки, так как при увеличении длины, а значит веса, колонны штанг возрастают растягивающие напряжения, что приводит к обрывам штанг и отказу установки.1. The column of rods limits the depth of descent of the plunger pump, as well as the reliability of the pump installation, since with increasing length, and hence weight, the column of rods increase tensile stresses, which leads to breakage of the rods and failure of the installation.

2. Низкий КПД установки из-за высоких потерь на трение скольжения в передаче винт-гайка.2. Low installation efficiency due to high slip friction losses in the screw-nut gear.

3. Наличие в наземной части установки железобетонного фундамента, значительно увеличивающего стоимость всей установки.3. The presence in the ground part of the installation of reinforced concrete foundations, significantly increasing the cost of the entire installation.

Известна также наземная установка скважинного плунжерного насоса [Патент №5404767 США, 1993], содержащая, по меньшей мере, два установленных параллельно шариковинтовых привода штанг от реверсивного электродвигателя. Гайки привода, соединенные траверсой с полированным штоком, совершают возвратно-поступательное движение. Винты соединены с электродвигателем и защищены от окружающей среды гофрированными эластичными оболочками. В верхней и нижней точках корпуса установлены концевые выключатели для переключения реверса электродвигателя, а также выключатели аварийного снятия напряжения.Also known is a surface installation of a borehole plunger pump [US Patent No. 5,404,767, 1993], comprising at least two parallel-mounted ball screw rod drives from a reversible electric motor. The drive nuts connected by a traverse to a polished rod perform a reciprocating motion. The screws are connected to the electric motor and protected from the environment by corrugated elastic shells. At the upper and lower points of the housing, limit switches are installed to switch the reverse of the electric motor, as well as emergency voltage relief switches.

К числу недостатков установки следует отнести использование концевых выключателей для управления реверсом, связанное с прокладной отдельной электрической линии, снижающей надежность агрегата в целом; наличие колонны штанг, ограничивающих глубину спуска насоса и уменьшающих надежность, а также необходимость возведения фундамента, приводящее к увеличению стоимости всей установки.The disadvantages of the installation include the use of limit switches for reverse control associated with a separate electrical line laying, which reduces the reliability of the unit as a whole; the presence of a string of rods, limiting the depth of the descent of the pump and reducing reliability, as well as the need to build a foundation, leading to an increase in the cost of the entire installation.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является погружная нефтедобывающей установка с плунжерным насосом, включающая редуктор, эластичную оболочку, реверсивный электродвигатель с гидрозащитой, ведущий вал которого соединен с винтом шаровинтовой пары, находящейся в корпусе редуктора и соединенной со штангой привода насоса, связанной с гайкой шаровинтовой пары посредством полого штока, охватывающего винт и входящего с ним в подвижное соединение [Патент №2347947 РФ, F04B 47/06, опубл. 27.02.2009]. Внутренние полости корпуса и эластичной оболочки заполнены маслом, причем наружная поверхность оболочки сообщается с полостью скважины, а в нижней части винта шаровинтовой пары и на полом штоке установлены демпферы. Электродвигатель подключен к наземной станции управления.The closest technical solution (prototype) is an oil submersible installation with a plunger pump, which includes a gearbox, an elastic shell, a reversible electric motor with hydroprotection, the drive shaft of which is connected to the screw of a ball screw located in the gearbox housing and connected to the pump drive rod, connected to the ball screw nut pairs through a hollow rod, covering the screw and included with it in a movable connection [Patent No. 2347947 of the Russian Federation, F04B 47/06, publ. 02/27/2009]. The internal cavities of the casing and the elastic shell are filled with oil, and the outer surface of the shell communicates with the cavity of the well, and dampers are installed in the lower part of the screw of the ball screw pair and on the hollow stem. The electric motor is connected to a ground control station.

Недостатки конструкции:Design disadvantages:

1. При движении плунжера возникает перепад давления в уплотнении штока плунжера, что ведет к утечкам масла, используемого для смазывания передачи винт-гайка. Данная проблема не решается применением гофры, предложенной в патенте для устранения этого недостатка, т.к. гофра имеет ограниченный ресурс работы.1. When the plunger moves, a pressure differential occurs in the seal of the plunger rod, which leads to oil leaks used to lubricate the screw-nut gear. This problem is not solved by the use of the corrugation proposed in the patent to eliminate this drawback, because corrugation has a limited resource of work.

2. Спектр колебаний, возникающих при ударе гайки о демпфер, имеет широкий набор частот. При совпадении одной из частот с резонансной, возможно усталостное разрушение узлов установки.2. The spectrum of oscillations that occur when the nut hits the damper has a wide range of frequencies. If one of the frequencies coincides with the resonant one, fatigue failure of the installation units is possible.

Технической задачей изобретения является повышение надежности работы погружной установки за счет гашения перепада давления в уплотнении штока плунжера и безударного реверса гайки.An object of the invention is to increase the reliability of the submersible installation by damping the differential pressure in the seal of the plunger rod and shock-free reverse of the nut.

Указанный технический результат достигается тем, что в погружной нефтедобывающей установке с плунжерным насосом, содержащей редуктор, электродвигатель с гидрозащитой, ведущий вал которого соединен с винтом шаровинтовой пары, находящейся в корпусе редуктора и соединенной со штангой привода насоса, связанной с гайкой шаровинтовой пары посредством полого штока, охватывающего винт, демпферы, установленные в нижней части корпуса редуктора и наземную станцию управления, согласно изобретению, в верхней части корпуса редуктора размещена камера глушения, позволяющая избежать пульсаций давления при движении плунжера, перед которой установлены демпферы.The specified technical result is achieved by the fact that in a submersible oil production installation with a plunger pump containing a gearbox, a hydraulic motor with a drive shaft connected to a screw of a ball screw located in the gearbox housing and connected to a pump drive rod connected to the ball screw nut by a hollow rod covering the screw, dampers installed in the lower part of the gear housing and ground control station, according to the invention, in the upper part of the gear housing is placed cam A silencing measure that avoids pressure pulsations when the plunger moves, in front of which dampers are installed.

Для обеспечения безударного реверса гайки станция управления снабжена блоком управления ходом гайки.To ensure shock-free reverse of the nut, the control station is equipped with a nut stroke control unit.

Погружная нефтедобывающая установка с плунжерным насосом схематично изображена на чертеже. Submersible oil production plant with a plunger pump is shown schematically in the drawing.

Установка содержит последовательно установленные плунжерный насос 1, имеющий впускные отверстия 2, редуктор 3, гидрозащиту 4 и электродвигатель 5. Электродвигатель 5 соединен кабелем со станцией управления 6, размещенной на поверхности.The installation comprises sequentially installed plunger pump 1 having inlet openings 2, gearbox 3, hydraulic protection 4 and electric motor 5. Electric motor 5 is connected by cable to the control station 6 located on the surface.

Редуктор 3 представляет собой узел, состоящий из маслозаполненного корпуса, в верхней части которого установлена камера глушения 7, и шаровинтовой пары 8, включающей подвижную гайку 9 и рабочий винт 10. Вал 11 электродвигателя 5 через вал 12 гидрозащиты 4 соединен с рабочим винтом 10. Подвижная гайка 9, перемещаясь по направляющей 14, вмонтированной в корпус редуктора 3, обеспечивает продольное перемещение полого штока 13, с которым она соединена и который перемещается снаружи рабочего винта. Полый шток 13 соединен полированной штангой 15 с плунжерным насосом 1. В камере глушения 7 штанга 15, совершающая возвратно-поступательные движения, загерметизирована с помощью кольцевых уплотнений 16, которые размещены с наружных сторон оснований камеры 7. Для диссипации энергии удара при реверсе гайки 9 в нижней части корпуса редуктора 3 и перед камерой глушения 7 установлены демпферы 17, которые могут содержать упругие элементы. Станция управления 6 снабжена блоком управления ходом гайки, он может быть выполнен в виде программного обеспечения.The gearbox 3 is a unit consisting of an oil-filled casing, in the upper part of which there is a silencing chamber 7, and a ball screw 8, including a movable nut 9 and a working screw 10. The shaft 11 of the electric motor 5 is connected to the working screw 10 through the shaft 12 of the hydraulic protection 4. nut 9, moving along a guide 14 mounted in the gear housing 3, provides longitudinal movement of the hollow rod 13 with which it is connected and which moves outside the rotor. The hollow rod 13 is connected by a polished rod 15 to the plunger pump 1. In the silencing chamber 7, the rod 15, which performs reciprocating movements, is sealed with ring seals 16, which are placed on the outer sides of the bases of the chamber 7. For dissipation of impact energy when nut 9 is reversed the lower part of the housing of the gearbox 3 and in front of the jamming chamber 7 mounted dampers 17, which may contain elastic elements. The control station 6 is equipped with a nut stroke control unit, it can be made in the form of software.

Гидрозащита 4 по конструкции аналогична применяемой в установках с центробежными насосами и снабжена осевым подшипником двухстороннего действия 18, в котором подпятник состоит из сегментов. В верхней части гидрозащиты 4 сформирована камера 19, которая предназначена для предотвращения перепада давлений и защиты от попадания мех. примесей в электродвигатель.The hydraulic protection 4 is similar in design to that used in installations with centrifugal pumps and is equipped with a double-acting axial bearing 18, in which the thrust bearing consists of segments. In the upper part of the hydroprotection 4, a chamber 19 is formed, which is designed to prevent differential pressure and protect against the ingress of fur. impurities in the electric motor.

Установка работает следующим образом.Installation works as follows.

Вращение вала 11 электродвигателя 5 передается промежуточным валом 12 гидрозащиты 4 на рабочий винт 10 шаровинтовой пары 8. При вращении винта 10 происходит продольное перемещение по направляющей 14 подвижной гайки 9 и соединенного с ней полого штока 13 до верхнего или нижнего положения. Шток 13 перемещает штангой 15 плунжер насоса 1. При движении плунжера вверх происходит закачка жидкости через впускные отверстия 2. Камера глушения 7 за счет сопротивления уплотнения 16 и за счет сжимаемости в ней жидкости гасит пульсации давления, образующиеся при движении плунжера, что позволяет избежать утечек масла. При первом включении электродвигателя 5 гайка 8 проходит путь вверх и вниз с касанием верхних и нижних демпферов 17. В момент касания происходит изменение значения тока электродвигателя 5, которое фиксируется в блоке управления хода гайки, входящем в состав станции управления 6. По изменению тока двигателя в моменты касаний определяется время прохождения гайкой пути от верхних до нижних демпферов. Оно запоминается и дальнейший ход гайки определяется этим временем за вычетом малой величины Е, благодаря чему далее работа идет без касаний. Время хода гайки корректируется, если в блок управления снова приходит сигнал о касании.The rotation of the shaft 11 of the electric motor 5 is transmitted by the intermediate shaft 12 of the hydraulic protection 4 to the working screw 10 of the ball screw 8. When the screw 10 is rotated, longitudinal movement along the guide 14 of the movable nut 9 and the hollow rod 13 connected to it occurs to the upper or lower position. The rod 13 moves the plunger of the pump piston 15 by the rod 15. When the plunger moves upward, fluid is pumped through the inlets 2. The silencing chamber 7, due to the seal resistance 16 and due to the compressibility of the fluid, suppresses the pressure pulsations generated during the movement of the plunger, which avoids oil leakage . When the electric motor 5 is first turned on, the nut 8 travels up and down with touching the upper and lower dampers 17. At the moment of contact, the current value of the electric motor 5 changes, which is fixed in the nut stroke control unit, which is part of the control station 6. By changing the motor current in Moments of contact determine the time the nut travels from the upper to the lower dampers. It is remembered and the further course of the nut is determined by this time minus the small value of E , so that further work is done without touching. The stroke time of the nut is corrected if a touch signal comes back to the control unit.

Claims (2)

1. Погружная нефтедобывающая установка с плунжерным насосом, содержащая редуктор, электродвигатель с гидрозащитой, ведущий вал которого соединен с винтом шаровинтовой пары, находящейся в корпусе редуктора и соединенной со штангой привода насоса, связанной с гайкой шаровинтовой пары посредством полого штока, охватывающего винт, демпферы, установленные в нижней части корпуса редуктора, и станцию управления, отличающаяся тем, что в верхней части корпуса редуктора размещена камера глушения, позволяющая избежать пульсаций давления при движении плунжера, перед которой установлены демпферы.1. Submersible oil production plant with a plunger pump, comprising a gearbox, an electric motor with hydraulic protection, the drive shaft of which is connected to the screw of the ball screw located in the gearbox housing and connected to the pump drive rod, connected to the ball screw nut by means of a hollow rod covering the screw, dampers, installed in the lower part of the gear housing, and a control station, characterized in that in the upper part of the gear housing there is a silencing chamber to avoid pressure pulsations during movement the plunger, in front of which dampers are installed. 2. Погружная установка по п. 1, отличающаяся тем, что станция управления снабжена блоком управления ходом гайки шаровинтовой пары, обеспечивающим безударный реверс гайки.2. The submersible installation according to claim 1, characterized in that the control station is equipped with a ball screw nut control unit for the ball screw providing shock-free reverse of the nut.
RU2017113648A 2017-04-19 2017-04-19 Submersible oil extraction unit with plunger pump RU2641762C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017113648A RU2641762C1 (en) 2017-04-19 2017-04-19 Submersible oil extraction unit with plunger pump

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017113648A RU2641762C1 (en) 2017-04-19 2017-04-19 Submersible oil extraction unit with plunger pump

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2641762C1 true RU2641762C1 (en) 2018-01-22

Family

ID=61023597

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017113648A RU2641762C1 (en) 2017-04-19 2017-04-19 Submersible oil extraction unit with plunger pump

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2641762C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108302021A (en) * 2018-04-12 2018-07-20 宁波合力机泵股份有限公司 A kind of latent well formula single-cylinder vertical plunger oil-well pump
RU185254U1 (en) * 2018-07-16 2018-11-28 Общество с ограниченной ответственностью "Пермская компания нефтяного машиностроения" Well pump
RU219805U1 (en) * 2023-05-22 2023-08-08 Андрей Иванович Васильев BALL SCREW ROD PUMP DRIVE

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU870756A1 (en) * 1980-01-25 1981-10-07 Новочеркасский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. Серго Орджоникидзе Apparatus for driving well sucker rod pumps
US5404767A (en) * 1993-09-03 1995-04-11 Sutherland; James M. Oil well pump power unit
RU2133875C1 (en) * 1998-01-05 1999-07-27 Акционерная нефтяная компания Башнефть Well sucker-rod pump drive
RU2347947C1 (en) * 2007-09-04 2009-02-27 Открытое акционерное общество "Российская инновационная топливно-энергетическая компания (ОАО "РИТЭК") Deep-well pump unit

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU870756A1 (en) * 1980-01-25 1981-10-07 Новочеркасский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. Серго Орджоникидзе Apparatus for driving well sucker rod pumps
US5404767A (en) * 1993-09-03 1995-04-11 Sutherland; James M. Oil well pump power unit
RU2133875C1 (en) * 1998-01-05 1999-07-27 Акционерная нефтяная компания Башнефть Well sucker-rod pump drive
RU2347947C1 (en) * 2007-09-04 2009-02-27 Открытое акционерное общество "Российская инновационная топливно-энергетическая компания (ОАО "РИТЭК") Deep-well pump unit

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108302021A (en) * 2018-04-12 2018-07-20 宁波合力机泵股份有限公司 A kind of latent well formula single-cylinder vertical plunger oil-well pump
RU185254U1 (en) * 2018-07-16 2018-11-28 Общество с ограниченной ответственностью "Пермская компания нефтяного машиностроения" Well pump
RU220954U1 (en) * 2023-04-12 2023-10-11 Общество с ограниченной ответственностью "Сибирь-мехатроника" Installation of an electric plunger pump
RU219805U1 (en) * 2023-05-22 2023-08-08 Андрей Иванович Васильев BALL SCREW ROD PUMP DRIVE

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2347947C1 (en) Deep-well pump unit
RU2641762C1 (en) Submersible oil extraction unit with plunger pump
RU2669019C1 (en) Stage of submersible screw oil well pump with submersible drive
CN106523334B (en) Oil field well mechanical oil recovery device
RU2535900C1 (en) Submersible plant with linear electric motor and double-acting pump
RU2017106691A (en) SUBMERSIBLE PUMP UNIT WITH LINEAR ELECTRIC MOTOR, DOUBLE ACTION PUMP AND METHOD FOR LIFTING LIQUID FROM A WELL
US2699154A (en) Oil well pumping apparatus
RU184849U1 (en) Hydromechanical plunger pump drive
RU2532475C1 (en) Well pump set
RU2532641C1 (en) Submersible pump set
RU147159U1 (en) INSTALLATION OF SUBMERSIBLE PLUNGER PUMP WITH TRANSMISSION ROTATION SCREW-NUT FOR LIFTING A GAS-FLUID MIXTURE FROM OIL WELLS
RU2532469C1 (en) Submersible pump set
RU2680478C2 (en) Downhole pump drive (options)
RU2479752C1 (en) Borehole plunger pump assembly
RU2568022C1 (en) Borehole pump unit
WO2019013675A1 (en) Downhole pump
RU2449171C2 (en) Pumping unit
RU147329U1 (en) HYDRAULIC RETURNING AND INJURY MOVEMENT
RU2750179C1 (en) Submersible oil production unit
RU182645U1 (en) Modular submersible pump installation
RU185254U1 (en) Well pump
RU2550858C1 (en) Downhole electrically driven plunger pump
RU2504692C2 (en) Electrically driven downhole unit
RU220954U1 (en) Installation of an electric plunger pump
RU194568U1 (en) Submersible plunger pump drive