RU2669019C1 - Ступень погружного винтового скважинного нефтяного насоса с погружным приводом - Google Patents
Ступень погружного винтового скважинного нефтяного насоса с погружным приводом Download PDFInfo
- Publication number
- RU2669019C1 RU2669019C1 RU2017110875A RU2017110875A RU2669019C1 RU 2669019 C1 RU2669019 C1 RU 2669019C1 RU 2017110875 A RU2017110875 A RU 2017110875A RU 2017110875 A RU2017110875 A RU 2017110875A RU 2669019 C1 RU2669019 C1 RU 2669019C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- borehole
- torque converter
- submersible
- oil storage
- storage chamber
- Prior art date
Links
- 239000003129 oil well Substances 0.000 title abstract description 5
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 claims abstract description 46
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims abstract description 23
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims abstract description 23
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims abstract description 9
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 claims abstract description 6
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000007654 immersion Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 9
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 7
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 7
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 7
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 7
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 6
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 claims description 6
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 5
- 241000555745 Sciuridae Species 0.000 claims description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims 2
- 239000004519 grease Substances 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/12—Methods or apparatus for controlling the flow of the obtained fluid to or in wells
- E21B43/121—Lifting well fluids
- E21B43/128—Adaptation of pump systems with down-hole electric drives
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/12—Methods or apparatus for controlling the flow of the obtained fluid to or in wells
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B17/00—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B17/00—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors
- F04B17/03—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B47/00—Pumps or pumping installations specially adapted for raising fluids from great depths, e.g. well pumps
- F04B47/06—Pumps or pumping installations specially adapted for raising fluids from great depths, e.g. well pumps having motor-pump units situated at great depth
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B53/00—Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
- F04B53/14—Pistons, piston-rods or piston-rod connections
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B53/00—Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
- F04B53/18—Lubricating
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Control Of Non-Positive-Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Изобретение относится к погружному скважинному нефтяному поршневому насосному агрегату и, в частности, к насосному агрегату, оснащенному скважинным реверсивным преобразователем крутящего момента. Технический результат – повышение надежности работы устройства. Устройство содержит шкаф управления с системой коммутации, погружной двигатель, преобразователь крутящего момента. Имеется также скважинный нефтяной поршневой насос. Шкаф управления выполнен с возможностью расположения у устья скважины и соединения его системы коммутации с погружным двигателем. При этом преобразователь крутящего момента выполнен согласованным по возвратно-поступательной нагрузке с системой коммутации шкафа управления. Эта система выполнена с возможностью автоматической коммутации в соответствии с заданными значениями нагрузки. Двигатель представляет собой погружной синхронный двигатель с постоянным магнитом с асинхронным пуском. Упомянутый преобразователь крутящего момента выполнен с расположенными по концам приводной штанги пружиной сжатия при ходе вниз и с пружиной сжатия при ходе верх. Корпус нижней камеры хранения нефти на нижнем конце преобразователя крутящего момента выполнен в виде цилиндра из эластомера. Оба конца нижней камеры хранения нефти герметично соединены с корпусом преобразователя крутящего момента с образованием наружной и внутренней полостей. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[1] Изобретение относится к погружному скважинному нефтяному поршневому насосному агрегату, и в частности, изобретение относится к скважинному нефтяному поршневому насосному агрегату, оснащенному скважинным реверсивным преобразователем крутящего момента.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[2] В прошлом, одним из основных устройств для добычи нефти, используемых на нефтяных месторождениях в стране и за рубежом, были скважинные нефтяные насосы, приводимые в действие с поверхности земли. В таком оборудовании используется приводное-преобразующее устройство наземного типа (более известное, как штанговый глубинный насос, который также называют балансирным станком-качалкой), которое преобразует вращательное усилие роторного двигателя наземного типа в линейное возвратно-поступательное усилие, подстраивающееся под линейное возвратно-поступательное движение скважинного нефтяного насоса, размещаемого в скважине. Конструкция и размер такого устройства в целом свободны от пространственных ограничений. Устройство надлежащим образом работает в воздушной среде. Обладая прочной и простой конструкцией и легкостью в обслуживании, устройство занимает место на многих нефтедобывающих комплексах в течение сотен лет.Тем не менее, для передачи приводным устройством на поверхности земли линейного возвратно-поступательного выходного усилия на скважинный нефтяной насос, требуется очень длинная насосная штанга, размещаемая в скважине, что приводит к большой потере хода, низкой механической эффективности и высокому потреблению энергии, что не позволяет применять такое устройство в условиях скважины, когда присутствуют множественные точки перегиба, большой уклон и высокий подъем. Кроме того, узел скважинного нефтяного насоса громоздкий, занимает большую площадь на грунте, и имеет относительно частые интервалы технического обслуживания и короткий срок службы.
[3] По этим причинам, в последние годы изучается погружной двигатель линейного типа, который выполнен со способностью производить линейное возвратно-поступательное усилие, и напрямую приводить в движение скважинный нефтяной насос, размещенный в скважине, что позволяет избежать проблем, связанных с длинной насосной штангой. Однако, этот двигатель размещается в гильзе нефтяной скважины, и улучшить мощность и выходное усилие в осевом направлении трудно, поскольку электродвигатель ограничен диаметром. Данный двигатель приспособлен только к условиям скважины с небольшой высотой подъема и малым вытеснением, кроме того, срок службы такого двигателя относительно короткий, что затрудняет его применение. В соответствии с другими идеями, в качестве источника энергии в основном принимается погружной двигатель роторного типа, и используются различные приводно-преобразовательные устройства для приведения в действие скважинного нефтяного насоса, однако о соответствующих продуктах нет сведений. Эти идеи имеют следующие недостатки: традиционный погружной двигатель (асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором) или двигатель с постоянным магнитом имеют плохие пусковые характеристики, которые не подходят для длительных периодов частой коммутации и пуска. Коммутация электрической системы не зависит от управления сигналами датчиков; надежность - низкая. Кроме того, система уплотнений механического приводного устройства не является хорошей, что влияет на срок службы.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[4] Принимая во внимание описанные проблемы выше, единой целью изобретения является создание погружного скважинного нефтяного поршневого насосного агрегата, оснащенного скважинным реверсивным преобразователем крутящего момента. Скважинный нефтяной насосный агрегат выполнен со способностью преобразовывать вращательное усилие, создаваемое погружным двигателем роторного типа, в линейное возвратно-поступательное усилие через скважинный реверсивный преобразователь крутящего момента с тем, чтобы напрямую приводить в действие скважинный нефтяной насос в скважине при отсутствии длинной насосной штанги.
[5] Для достижения вышеуказанной цели, в соответствии с одним из вариантов исполнения изобретения, предлагаются следующие технические решения:
[6] Погружной скважинный нефтяной поршневой насосный агрегат, оснащенный скважинным реверсивным преобразователем крутящего момента, состоит из: шкафа управления, скважинного реверсивного преобразователя крутящего момента, поршневого насоса в скважине, погружного кабеля, первого муфтаа, второго муфтаа и нефтепровода. Погружной двигатель роторного типа включает в себя вал двигателя. Скважинный реверсивный преобразователь крутящего момента состоит из: приводной штанги и винтовой пары, состоящей из винтового стержня и направляющей гайки. Скважинный поршневой насос состоит из: тяги управления толкающе-тянущего типа и нефтевыпускного отверстия. Шкаф управления расположен у устья скважины и соединен с погружным двигателем роторного типа, погруженным в скважинную гильзу, с помощью погружного кабеля. Вал двигателя соединен с одним концом винтового стержня винтовой пары скважинного реверсивного преобразователя крутящего момента посредством первого муфтаа. Приводная штанга представляет собой устройство возвратно-поступательного движения, и один конец приводной штанги, соединенной с направляющей гайкой винтовой пары, соединен с тягой управления толкающе-тянущего типа размещаемого в скважине поршневого насоса посредством второго муфтаа. Нефтевыпускное отверстие размещаемого в скважине поршневого насоса соединено с нефтепроводом. Скважинный реверсивный преобразователь крутящего момента выполнен согласованным по возвратно-поступательной нагрузке со шкафом управления, выполненным с возможностью автоматической коммутации в соответствии с заданными значениями нагрузки. Погружной двигатель роторного типа представляет собой погружной синхронный двигатель с постоянным магнитом, с асинхронным пуском.
[7] В категории этого варианта исполнения изобретения, погружной двигатель роторного типа состоит из: корпуса двигателя, статора, узла ротора и предохранительного элемента. Узел ротора состоит из стального ротора с постоянным магнитом, короткозамкнутого ротора, и подшипника ротора. Стальной ротор с постоянным магнитом и короткозамкнутый ротор расположены на расстоянии и опираются на подшипник ротора.
[8] В категории этого варианта исполнения изобретения, скважинный реверсивный преобразователь крутящего момента состоит из: полости, корпуса, винтовой пары и приводной штанги. Нижняя камера хранения нефти и верхняя камера хранения нефти располагаются на двух концах скважинного реверсивного преобразователя крутящего момента, и, соответственно, плотно соединены с корпусом скважинного реверсивного преобразователя крутящего момента. Пружина сжатия при ходе вверх и пружина сжатия при ходе вниз расположены на двух концах приводной штанги.
[9] В категории этого варианта исполнения изобретения, корпус нижней камеры хранения нефти, расположенный на нижнем конце скважинного реверсивного преобразователя крутящего момента, представляет собой цилиндр, изготовленный из эластомера. Два конца нижней камеры хранения нефти находятся в тесной связи с корпусом скважинного реверсивного преобразователя крутящего момента, образуя наружную полость нижней камеры хранения нефти и внутреннюю полость нижней камеры хранения нефти. Наружная полость нижней камеры хранения нефти сообщается со скважинной жидкостью снаружи внешней стенки корпуса скважинного реверсивного преобразователя крутящего момента. Внутренняя полость нижней камеры хранения нефти сообщается с полостью скважинного реверсивного преобразователя крутящего момента и заполнена смазкой.
[10] В категории этого варианта исполнения изобретения, корпус верхней камеры хранения нефти, расположенный на верхнем конце скважинного реверсивного преобразователя крутящего момента, представляет собой цилиндр, изготовленный из эластомера. Два конца верхней камеры хранения нефти находятся в тесной связи с корпусом скважинного реверсивного преобразователя крутящего момента, образуя наружную полость верхней камеры хранения нефти, и внутреннюю полость верхней камеры хранения нефти. Наружная полость верхней камеры хранения нефти сообщается со скважинной жидкостью снаружи внешней стенки корпуса скважинного реверсивного преобразователя крутящего момента. Внутренняя полость верхней камеры хранения нефти сообщается с полостью скважинного реверсивного преобразователя крутящего момента и заполнена смазкой.
[11] В категории этого варианта исполнения изобретения, пружина сжатия при ходе вниз и пружина сжатия при ходе вверх расположены на двух концах приводной штанги скважинного реверсивного преобразователя крутящего момента; и пружинящие нагрузки пружины сжатия при ходе вниз и пружины сжатия при ходе вверх позволяют приводной штанге выдерживать одинаковые нагрузки в конечной точке при ходе вниз и в конечной точке при ходе вверх, посредством чего осуществляется своевременная коммутация с помощью шкафа управления в соответствии с заданными значениями нагрузки.
[12] Преимущества погружного скважинного нефтяного поршневого насосного агрегата, оснащенного скважинным реверсивным преобразователем крутящего момента в соответствии с вариантами исполнения изобретения, можно кратко следующим образом:
[13] Погружной скважинный нефтяной поршневой насосный агрегат в соответствии с настоящим изобретением не имеет длинной штанги, может надежно и эффективно адаптироваться к таким условиям скважины, как присутствие многочисленных точек перегиба, большого наклона и высокого подъема. В качестве источника питания, погружной синхронный двигатель роторного типа с постоянным магнитом с асинхронным типом согласно изобретению имеет более высокую выходную мощность и более высокую эффективность, чем погружной двигатель линейного типа, а также лучшие стартовые характеристики и более высокий плановый показатель по электроэнергии, чем традиционные погружные двигатели роторного типа или двигатели с постоянным магнитом. Два конца скважинного реверсивного преобразователя крутящего момента с балансировкой возвратно-поступательной нагрузки снабжены пружинами сжатия для амортизации толчка каждый раз, когда приводная штанга достигает конечных точек хода вверх и вниз, и делает равными нагрузки, воздействующие на приводную штангу в конечной точке хода вверх, и в конечной точке хода вниз. Шкаф управления может осуществлять коммутацию без использования датчика, повышая таким образом надежность. Условия расположения камер хранения нефти на двух концах скважинного реверсивного преобразователя крутящего момента способствует сохранению равновесного давления в полостях и за их пределами, когда приводная штанга совершает быстрые возвратно-поступательные движения, и нефтяные емкости верхней части и нижней части полости скважинного реверсивного преобразователя крутящего момента резко меняются, обеспечивая надежность характеристик уплотнения внутренней полости скважинного реверсивного преобразователя крутящего момента. Таким образом, устройство согласно изобретению легко адаптируется к различным требованиям большинства нефтяных скважин к высоте подъема и вытеснению, а долгосрочная эксплуатация устройства характеризуется надежностью. Устройство согласно изобретению имеет соответствующую конструкцию, относительно низкую стоимость изготовления и высокую относительно высокую эксплуатационную надежность.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
[14] На Фиг. 1 представлен продольный разрез погружного скважинного нефтяного поршневого насоса, оснащенного скважинным реверсивным преобразователем крутящего момента в соответствии с одним вариантом исполнения изобретения; и
[15] На Фиг. 2 представлен продольный разрез погружного двигателя роторного типа, оснащенного предохранительным элементом в соответствии с одним вариантом реализации изобретения.
[16] На чертежах используются следующие номера: 1. Шкаф управления; 2. Погружной двигатель роторного типа; 21. Корпус двигателя; 211. Статор двигателя; 22. Узел ротора двигателя; 221. Стальной ротор с постоянным магнитом; 222. Подшипник ротора; 223. Короткозамкнутый ротор; 224. Вал двигателя; 23. Предохранительный элемент двигателя 3. Скважинный реверсивный преобразователь крутящего момента; 31. Нижняя камера хранения нефти; 311. Корпус нижней камеры хранения нефти; 312. Нижний конец нижней камеры хранения нефти; 313. Наружная полость нижней камеры хранения нефти; 314. Внутренняя полость нижней камеры хранения нефти; 315. Верхний конец нижней камеры хранения нефти; 32. Пружина сжатия при ходе вниз; 33. Полость приводно-преобразующего устройства; 331. Смазка; 34. Корпус приводно-преобразующего устройства; 35. Винтовая пара; 351. Направляющая гайка; 352. Винтовой стержень; 36. Приводная штанга; 37. Пружина сжатия при ходе вверх; 38. Верхняя камера хранения нефти; 381. Корпус верхней камеры хранения нефти; 382. Нижний конец верхней камеры хранения нефти; 383. Наружная полость верхней камеры хранения нефти; 384. Внутренняя полость верхней камеры хранения нефти; 385. Верхний конец верхней камеры хранения нефти; 4. Размещаемый в скважине поршневой насос; 41. Тяга насоса возвратно-поступательного типа; 42. Корпус насоса; 43. Нефтевыпускное отверстие насоса; 5. Погружной кабель; 6. Первая муфта; 7. Вторая муфта; и 8. Нефтепровод.
ДЕТАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[17] Для дальнейшей иллюстрации изобретения далее описываются эксперименты, содержащие подробную информацию о погружном скважинном нефтяном поршневом насосном агрегате, оснащенном скважинным реверсивным преобразователем крутящего момента. Следует отметить, что следующие примеры предназначены для описания, и не ограничивают изобретение.
[18] В одном варианте исполнения изобретения вводится погружной двигатель роторного типа, обладающий превосходными стартовыми характеристиками. Скважинный реверсивный преобразователь крутящего момента согласован по возвратно-поступательной нагрузке и преобразует вращательное усилие в линейное возвратно-поступательное усилие в соответствии с автоматической коммутацией шкафа управления, осуществляемой в соответствии с заданными значениями нагрузки (в отсутствие датчиков), и настройкой систем уплотнения, таким образом, скважинный нефтяной насос в скважине приводится в действие самостоятельно, без использования погружной штанги.
[19] На Фиг. 1 показан продольный разрез погружного скважинного нефтяного поршневого насосного агрегата, оснащенного скважинным реверсивным преобразователем крутящего момента. Как показано на Фиг. 1, погружной скважинный нефтяной поршневой насосный агрегат, оснащенный скважинным реверсивным преобразователем крутящего момента, оснащен размещенным у устья скважины шкафом управления 1, приспособленным для автоматической коммутации в соответствии с заданными частотами и значениями нагрузки. Шкаф управления 1 соединен с погружным синхронным двигателем с постоянным магнитом с асинхронным пуском 2 с помощью погружного кабеля 5.
[20] Погружной синхронный двигатель с постоянным магнитом с асинхронным пуском 2 представляет собой погружной двигатель роторного типа, который спроектирован на основе конструкции традиционного погружного двигателя роторного типа. Узел ротора 22 двигателя состоит, главным образом, из стального ротора с постоянным магнитом 221, и короткозамкнутый ротор 223 имеет надлежащее устройство. Стальной ротор с постоянным магнитом 221 и короткозамкнутый ротор 223 расположены на расстоянии (с промежутком) между собой, и опираются на подшипник ротора 222.
[21] Скважинный реверсивный преобразователь крутящего момента 3 представляет собой преобразующее устройство с балансировкой возвратно-поступательной нагрузки и состоит из винтовой пары 35 и приводной штанги 36, размещенных в корпусе 34 скважинного реверсивного преобразователя крутящего момента 3. Приводная штанга 36 соединена с направляющей гайкой 351. Винтовой стержень 352 приводит в движение направляющую гайку 351 при вращении влево или вправо таким образом, чтобы возвратно-поступательное перемещение невращаюшейся приводной штанги 36 происходило в осевом направлении. Нижний конец приводной штанги 36 снабжен пружиной сжатия при ходе вниз 32, а верхний конец приводной штанги 36 снабжен пружиной сжатия при движении вверх 37. Кроме того, заранее установлено, чтобы результирующая сила нагружающего усилия, создаваемого пружиной сжатия при движении вниз 32, и одновременного нагружающего усилия размещаемого в скважине скважинного поршневого насоса 4, воздействующая на приводную штангу 36 в конечной точке хода вниз, была равна результирующей силе нагружающего усилия, создаваемого пружиной сжатия при ходе вверх 37, и одновременного нагружающего усилия скважинного поршневого насоса, воздействующей на приводную штангу в конечной точке хода вверх 4. Один конец винтового стержня 352 соединен с валом двигателя 224 погружного двигателя посредством первой муфты 6, и один конец приводной штанги 36 соединен с тягой управления возвратно-поступательного (толкающе-тянущего) типа 41 скважинного поршневого насоса посредством второй муфты 7.
[22] Один конец корпуса 34 скважинного реверсивного преобразователя крутящего момента 3 соединен с корпусом насоса 42 скважинного нефтяного насоса, а другой конец корпуса 34 скважинного реверсивного преобразователя крутящего момента 3 плотно соединен с корпусом двигателя 21.
[23] Верхняя камера хранения нефти 38 и нижняя камера хранения нефти 31 расположены соответственно на двух концах скважинного реверсивного преобразователя крутящего момента с балансировкой возвратно-поступательной нагрузки 3. Корпуса верхней камеры хранения нефти 38 и нижней камеры хранения нефти 31 имеют форму цилиндров, изготовленных из эластомера. Нижний конец 312 и верхний конец 315 нижней камеры хранения нефти 31 соответственно уплотнены (плотно соединены) в корпусе 34 скважинного реверсивного преобразователя крутящего момента 3, образуя внешнюю полость 313 и внутреннюю полость 314 нижней камеры хранения нефти 31. Нижний конец 382 и верхний конец 385 верхней камеры для хранения нефти 38 соответственно уплотнены (находятся в плотном соединении) в корпусе 34 скважинного реверсивного преобразователя крутящего момента 3, образуя наружную полость 383 и внутреннюю полость 384 верхней камеры хранения нефти 31. Наружная полость 313 нижней камеры хранения нефти 31 и наружная полость 383 верхней камеры хранения нефти 38 сообщаются со скважинной жидкостью наружи корпуса 34 скважинного реверсивного преобразователя крутящего момента 3. Внутренняя полость 314 нижней камеры хранения нефти 31 и внутренняя полость 384 верхней камеры хранения нефти 38 сообщаются с полостью 33 скважинного реверсивного преобразователя крутящего момента 3, и заполнены смазкой 331. Заранее установлено, чтобы пропускная способность внутренней полости верхней камеры хранения нефти и внутренней полости нижней камеры хранения нефти по нефти соответствовала изменениями емкости по нефти верхней части и нижней части полости 33 скважинного реверсивного преобразователя крутящего момента 3, чтобы сохранять равновесие давления смазки 331 в полости 33 скважинного реверсивного преобразователя крутящего момента 3 и давления скважинной жидкости снаружи полости скважинного реверсивного преобразователя крутящего момента 3, таким образом, обеспечивая надежность герметизирующих характеристик скважинного реверсивного преобразователя крутящего момента 3.
[24] Размещаемый в скважине скважинный поршневой насос 4 состоит из: корпуса насоса 42, тяги возвратно-поступательного (толкающе-управляющего) типа 41 и нефтевыпускного отверстия 43. Нефтевыпускное отверстие 43 скважинного поршневого насоса 4 соединено с нефтепроводом 8.
[25] Верхний конец корпуса 32 приводно-преобразующего устройства 3 соединен с корпусом насоса 42, а нижний конец корпуса 32 приводно-преобразующего устройства 3 соединен с корпусом двигателя 21.
[26] Скважинный нефтяной насос 4, скважинный реверсивный преобразователь крутящего момента с балансировкой возвратно-поступательной нагрузки 3 и погружной синхронный двигатель с постоянным магнитом с асинхронным пуском 2, снабженный предохранительным элементом, подвешиваются посредством нефтепровода 8 в отверстии (канале) скважины как одно целое, и, таким образом, образуют скважинный насосный механизм погружного типа, размещаемый в скважине и не приводимый в действие штангой.
[27] Принцип работы погружного скважинного нефтяного поршневого насосного агрегата, оснащенного скважинным реверсивным преобразователем крутящего момента следующий:
[28] Шкаф управления 1, установленный возле устья скважины, управляет работой двигателя 2 погружного скважинного нефтяного поршневого насосного агрегата, размещаемого в скважине. Значения частоты коммутации двигателя 2, частоты и нагрузки согласованы и задаются предварительно в соответствии со спецификацией насосного узла и различными условиями в скважине. При подключении погружного скважинного нефтяного насосного агрегата, размещаемого в скважине, в соответствии с настоящим изобретением, к источнику электропитания. Электрический ток подается на погружной синхронный двигатель с постоянным магнитом с асинхронным пуском 2 через погружной кабель 5. Вал двигателя 22 погружного синхронного двигателя с постоянным магнитом с асинхронным пуском 2 вращается попеременно влево и вправо в соответствии с предварительно заданной скоростью и частотой вращения вместе с винтовым стержнем 352 скважинного реверсивного преобразователя крутящего момента с балансировкой возвратно-поступательной нагрузки 3. Между тем, приводная штанга 36, соединенная с направляющей гайкой 351, приводится в действие посредством работающего винтового стержня 352 для совершения линейного возвратно-поступательного движения в осевом направлении вместе с тягой управления толкающе-тянущего типа 41 скважинного нефтяного насоса 4. Пружина сжатия при ходе вверх 37, и пружина сжатия при ходе вниз 32 соответственно сконфигурированы так, чтобы сделать нагрузки, прилагаемые к двигателю в крайней точке хода вверх, и в крайней точке хода вниз, удовлетворяющими условию коммутации шкафа управления, обеспечивая тем самым бесперебойное действие коммутации. Верхняя камера хранения нефти 38 и нижняя камера хранения нефти 31 накапливают и высвобождают смазку, чтобы обеспечить выравнивание давления внутри и за пределами полостей во время работы. Линейное возвратно-поступательное движение позволяет скважинному нефтяному насосу поднимать нефть в скважине до устья скважины по нефтепроводу 8. Электрический ток для пуска погружного скважинного нефтяного поршневого насосного агрегата небольшой, и плановый показатель по электроэнергии - высокий.
[29] По сравнению со скважинным нефтяным насосным агрегатом, приводимым в действие с поверхности земли, вследствие того, что двигатель, и приводное устройство расположены в скважине, и находятся в прямом соединении со скважинным нефтяным насосом для трансмиссии, погружной скважинный нефтяной поршневой насос, оснащенный скважинным реверсивным преобразователем крутящего момента согласно изобретению, не требует длинной штанги для передачи, эффективность - высокая, и эффект экономии энергии очевиден. Кроме того, погружной скважинный нефтяной поршневой насосный агрегат хорошо адаптируется к условиям в скважине, включая наличие многочисленных точек перегиба, большого уклона и высокого подъема, и имеет длинные интервалы между техническими обслуживаниями. По сравнению со скважинным нефтяным насосным узлом, приводимым в действие линейным погружным насосом, в погружном скважинном нефтяном поршневом насосе в соответствии с настоящим изобретением используется погружной синхронный двигатель с постоянным магнитом с асинхронным пуском, который является усовершенствованием, основанным на конструкции типичного погружного двигателя роторного типа, и действует в качестве приводно-преобразовательного устройства с надежной системой герметизации и балансировкой возвратно-поступательной нагрузки для реализации согласованной коммутации шкафа управления в соответствии с заданными значениями нагрузки, обеспечивая таким образом высокую надежность и большую мощность. Высота подъема и вытеснение способны удовлетворить цели, которые ставят для большинства скважин.
[30] Принимая во внимание продемонстрированные и описанные конкретные варианты исполнения изобретения, для специалистов в данной области техники будет очевидно, что могут быть сделаны изменения и модификации без отклонения от изобретения в его более широких аспектах, и поэтому цель в прилагаемых пунктах патентной формулы заключается в охвате всех таких изменений и модификаций, которые находятся в пределах истинного смысла и объема изобретения.
Claims (12)
1. Погружной скважинный нефтяной поршневой насосный агрегат со скважинным реверсивным преобразователем крутящего момента, содержащий шкаф управления (1), погружной двигатель роторного типа (2), скважинный реверсивный преобразователь крутящего момента (3) с приводной штангой (36), винтовой парой (35), корпусом (34), верхней (38) и нижней (31) камерами хранения нефти, а также скважинный нефтяной поршневой насос (4), погружной кабель (5), первую муфту (6), вторую муфту (7) и нефтепровод (8);
шкаф управления (1) выполнен с возможностью расположения у устья скважины и соединения его системы коммутации с погружным двигателем роторного типа (2), выполненным с возможностью погружения в отверстие скважины с помощью погружного кабеля (5), вал (224) двигателя роторного типа соединен с одним концом винтового стержня (352) винтовой пары (35) скважинного реверсивного преобразователя крутящего момента (3) посредством первой муфты (6);
один конец приводной штанги (36), установленной возможностью возвратно-поступательного движения, соединен с направляющей гайкой (351) винтовой пары (35), соединенной с возможностью возвратно-поступательного движения с тягой осевой передачи усилия (41) скважинного нефтяного поршневого насоса (4) посредством второй муфты (7); нефтевыпускное отверстие (43) скважинного нефтяного поршневого насоса (4) соединено с нефтепроводом (8),
отличающийся тем, что
скважинный реверсивный преобразователь крутящего момента (3) выполнен согласованным по возвратно-поступательной нагрузке с системой коммутации шкафа управления (1), выполненной с возможностью автоматической коммутации в соответствии с заданными значениями нагрузки, а двигатель роторного типа (2) представляет собой погружной синхронный двигатель с постоянным магнитом с асинхронным пуском;
скважинный реверсивный преобразователь крутящего момента (3) выполнен с расположенными по концам приводной штанги (36) пружиной сжатия при ходе вниз (32) и с пружиной сжатия при ходе верх (37),
при этом корпус нижней камеры хранения нефти (31) на нижнем конце скважинного реверсивного преобразователя крутящего момента (3) выполнен в виде цилиндра из эластомера; оба конца нижней камеры хранения нефти (31) герметично соединены с корпусом (34) скважинного реверсивного преобразователя крутящего момента (3) с образованием наружной полости (313) нижней камеры хранения нефти (31) и внутренней полости (314) нижней камеры хранения нефти (31).
2. Погружной скважинный нефтяной поршневой насосный агрегат по п. 1, отличающийся тем, что погружной двигатель роторного типа (2) состоит из: корпуса двигателя (21), статора (211), узла ротора (22) и предохранительного элемента (23), причем роторный узел (22) состоит из стального ротора с постоянным магнитом (221), короткозамкнутого ротора (223) и подшипника ротора (222), при этом стальной ротор с постоянным магнитом (221) и короткозамкнутый ротор (223) расположены с промежутком между ними и опираются на подшипник ротора (222).
3. Погружной скважинный нефтяной поршневой насосный агрегат по любому из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что скважинный реверсивный преобразователь крутящего момента (3) содержит полость (33) корпуса (34), винтовую пару (35) и приводную штангу (36), при этом нижняя камера хранения нефти (31) и верхняя камера хранения нефти (38) расположены на концах скважинного реверсивного преобразователя крутящего момента (3) и, соответственно, и герметично соединены с корпусом (34) скважинного реверсивного преобразователя крутящего момента (3).
4. Погружной скважинный нефтяной поршневой насосный агрегат по любому из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что наружная полость (313) нижней камеры хранения нефти (31) сообщена со скважинной жидкостью снаружи внешней стенки корпуса (34) скважинного реверсивного преобразователя крутящего момента (3), а внутренняя полость (314) нижней камеры хранения нефти (31) сообщена с полостью (33) скважинного реверсивного преобразователя крутящего момента (3) и заполнена смазкой (331).
5. Погружной скважинный нефтяной поршневой насосный агрегат по п. 3, отличающийся тем, что корпус верхней камеры хранения нефти (38), расположенный на верхнем конце скважинного реверсивного преобразователя крутящего момента (3), выполнен в виде цилиндра из эластомера, оба конца верхней камеры хранения нефти (38) находятся в герметичном соединении с корпусом (34) скважинного реверсивного преобразователя крутящего момента (3) с образованием наружной полости (383) верхней камеры хранения нефти (38) и внутренней полости (384) верхней камеры хранения нефти (38, наружная полость (383) верхней камеры хранения нефти (38) сообщена со скважинной жидкостью снаружи внешней стенки корпуса (34) скважинного реверсивного преобразователя крутящего момента (3), а внутренняя полость (384) верхней камеры хранения нефти (38) сообщена с полостью (33) скважинного реверсивного преобразователя крутящего момента (3) и заполнена смазкой (331).
6. Погружной скважинный нефтяной поршневой насосный агрегат по любому из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что пружина сжатия при ходе вниз (32) и пружина сжатия при ходе вверх (37) расположены на двух концах приводной штанги (36) скважинного реверсивного преобразователя крутящего момента (3), и упругие нагрузки пружины сжатия при ходе вниз (32) и пружины сжатия при ходе вверх (37) формируют первую нагрузку на приводную штангу (36) в крайней точке хода вниз, равную второй нагрузке на приводную штангу (36) в крайней точке хода вверх, за счет коммутации системы шкафа управления (1) в соответствии с заданными значениями нагрузки.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNPCT/CN2014/000831 | 2014-09-09 | ||
| PCT/CN2014/000831 WO2016037299A1 (zh) | 2014-09-09 | 2014-09-09 | 带井下驱动转换装置的潜没式抽油泵机组 |
| PCT/CN2015/000631 WO2016037449A1 (zh) | 2014-09-09 | 2015-09-07 | 一种带井下驱动转换装置的潜没式抽油泵机组 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2669019C1 true RU2669019C1 (ru) | 2018-10-05 |
Family
ID=55458227
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017110875A RU2669019C1 (ru) | 2014-09-09 | 2015-09-07 | Ступень погружного винтового скважинного нефтяного насоса с погружным приводом |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10280720B2 (ru) |
| RU (1) | RU2669019C1 (ru) |
| WO (2) | WO2016037299A1 (ru) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101778604B1 (ko) | 2017-08-03 | 2017-09-14 | (주) 에이에이티 | 시추공자력계용 중성부력 자력센서 |
| CN107620703B (zh) * | 2017-10-10 | 2023-05-26 | 中国石油天然气股份有限公司 | 机泵一体潜油直驱螺杆泵采油装置及方法 |
| CN108386348A (zh) * | 2018-04-26 | 2018-08-10 | 西南石油大学 | 一种内螺杆驱动井下抽油装置 |
| CN109138930B (zh) * | 2018-10-23 | 2024-01-30 | 辽宁金至辉石油机械制造有限公司 | 一种管内直插供电式潜油螺杆泵采油装置 |
| CN109611328A (zh) * | 2018-12-25 | 2019-04-12 | 江阴爱尔姆真空设备有限公司 | 一种直驱式电动潜油螺杆泵 |
| US11466548B2 (en) | 2020-06-05 | 2022-10-11 | Saudi Arabian Oil Company | Downhole linear pump system |
| CN116427890B (zh) * | 2023-06-13 | 2023-09-05 | 山东鼎维石油科技有限公司 | 一种稠油油井开采设备 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU90271A1 (ru) * | 1950-03-06 | 1950-11-30 | Д.С. Уриновский | Синхронный двигатель |
| CN2352734Y (zh) * | 1998-08-14 | 1999-12-08 | 胜利石油管理局无杆采油泵公司 | 并联胶囊潜油电机保护器 |
| RU36747U1 (ru) * | 2003-12-26 | 2004-03-20 | ОАО "Чебоксарский электроаппаратный завод" | Панель управления погружными насосами |
| RU2275732C2 (ru) * | 2004-04-29 | 2006-04-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральное конструкторское бюро морской техники "Рубин" | Линейный электродвигатель |
| CN201103384Y (zh) * | 2007-08-24 | 2008-08-20 | 高新华 | 一种潜油电机驱动的柱塞式抽油机 |
| RU2422676C2 (ru) * | 2009-07-31 | 2011-06-27 | Вениамин Николаевич Аноховский | Установка насосная плунжерная погружная и ее линейный электродвигатель |
| CN202014144U (zh) * | 2010-12-17 | 2011-10-19 | 大庆大丰油田科技有限公司 | 一种自启动低速永磁潜油电机转子 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE463682B (sv) * | 1984-06-20 | 1991-01-07 | Imo Ab | Hydraulisk skruvmaskin, foeretraedesvis utnyttjad som pump avsedd att nedsaenkas i ett borrhaal |
| CN2394028Y (zh) * | 1998-12-01 | 2000-08-30 | 辽河石油勘探局钻采工艺研究院 | 低速双向潜油螺杆泵 |
| CN2366552Y (zh) * | 1999-04-29 | 2000-03-01 | 辽河石油勘探局钻采工艺研究院 | 倒置式电潜螺杆泵采油装置 |
| US20050163633A1 (en) * | 2004-01-27 | 2005-07-28 | Rolf Quast | Pump for pumping oil from deep wells |
| CN100373054C (zh) * | 2006-03-14 | 2008-03-05 | 赵锡寰 | 悬吊式电潜螺杆泵的导流导电系统 |
| US8287246B2 (en) * | 2009-08-06 | 2012-10-16 | Baker Hughes Incorporated | Systems and methods for automatic forward phasing determination in a downhole pump system |
| CN201943926U (zh) * | 2011-01-25 | 2011-08-24 | 夏志富 | 一种新型电动潜油升举柱塞抽油泵 |
| RU2479752C1 (ru) * | 2011-11-09 | 2013-04-20 | Открытое акционерное общество "Российская инновационная топливно-энергетическая компания" (ОАО "РИТЭК") | Погружной плунжерный насосный агрегат |
| CA2829684C (en) * | 2012-10-02 | 2020-09-15 | Henry Research & Development | Linear pump and motor systems and methods |
| WO2016032690A1 (en) * | 2014-08-29 | 2016-03-03 | Moog Inc. | Linear motor for pumping |
| CN104234987A (zh) * | 2014-09-09 | 2014-12-24 | 赵锡寰 | 一种带井下驱动转换装置的潜没式抽油泵机组 |
| CN204126864U (zh) * | 2014-09-09 | 2015-01-28 | 赵锡寰 | 一种带井下驱动转换装置的潜没式抽油泵机组 |
-
2014
- 2014-09-09 WO PCT/CN2014/000831 patent/WO2016037299A1/zh active Application Filing
-
2015
- 2015-09-07 WO PCT/CN2015/000631 patent/WO2016037449A1/zh active Application Filing
- 2015-09-07 RU RU2017110875A patent/RU2669019C1/ru active
-
2017
- 2017-03-09 US US15/453,915 patent/US10280720B2/en active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU90271A1 (ru) * | 1950-03-06 | 1950-11-30 | Д.С. Уриновский | Синхронный двигатель |
| CN2352734Y (zh) * | 1998-08-14 | 1999-12-08 | 胜利石油管理局无杆采油泵公司 | 并联胶囊潜油电机保护器 |
| RU36747U1 (ru) * | 2003-12-26 | 2004-03-20 | ОАО "Чебоксарский электроаппаратный завод" | Панель управления погружными насосами |
| RU2275732C2 (ru) * | 2004-04-29 | 2006-04-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральное конструкторское бюро морской техники "Рубин" | Линейный электродвигатель |
| CN201103384Y (zh) * | 2007-08-24 | 2008-08-20 | 高新华 | 一种潜油电机驱动的柱塞式抽油机 |
| RU2422676C2 (ru) * | 2009-07-31 | 2011-06-27 | Вениамин Николаевич Аноховский | Установка насосная плунжерная погружная и ее линейный электродвигатель |
| CN202014144U (zh) * | 2010-12-17 | 2011-10-19 | 大庆大丰油田科技有限公司 | 一种自启动低速永磁潜油电机转子 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20170175502A1 (en) | 2017-06-22 |
| WO2016037449A1 (zh) | 2016-03-17 |
| US10280720B2 (en) | 2019-05-07 |
| WO2016037299A1 (zh) | 2016-03-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2669019C1 (ru) | Ступень погружного винтового скважинного нефтяного насоса с погружным приводом | |
| US20090142207A1 (en) | Bottom hole hollow core electric submersible pumping system | |
| RU2549381C1 (ru) | Погружной линейный электродвигатель | |
| US10544662B2 (en) | Hydraulically actuated double-acting positive displacement pump system for producing fluids from a deviated wellbore | |
| RU2677773C2 (ru) | Погружная насосная установка с линейным электродвигателем, насосом двойного действия и способ её эксплуатации | |
| CA2912115A1 (en) | Oil-submersible linear motor oil extraction system | |
| CN106523334A (zh) | 油田井下机械采油装置 | |
| CN102868249B (zh) | 井用潜水电机 | |
| CN204126864U (zh) | 一种带井下驱动转换装置的潜没式抽油泵机组 | |
| US10702844B2 (en) | Linear permanent magnet motor driven downhole plunger pumping unit | |
| CN105201799B (zh) | 一种带井下驱动转换装置的潜没式抽油泵机组 | |
| RU145258U1 (ru) | Погружной линейный электродвигатель | |
| RU2532641C1 (ru) | Погружной насосный агрегат | |
| CN2883730Y (zh) | 新型直线电机采油泵 | |
| RU182645U1 (ru) | Модульная погружная насосная установка | |
| US11466548B2 (en) | Downhole linear pump system | |
| EP0237145A2 (en) | Electrically powered pump unit | |
| WO2018020301A1 (ru) | Скважинная насосная установка | |
| CN101701515B (zh) | 井下旋转电机驱动的无杆采油系统 | |
| RU2521534C2 (ru) | Погружной электронасос | |
| CN201037457Y (zh) | 高效直线电机采油泵 | |
| RU103144U1 (ru) | Погружной скважинный диафрагменный насос | |
| RU2801629C1 (ru) | Установка плунжерная с линейным двигателем (варианты) | |
| CN112392444B (zh) | 具有密闭动力机构的电动丝杠无杆采油装置 | |
| CN204532778U (zh) | 直线电机上下双驱深井泵 |