RU27650U1

RU27650U1 - Погружная насосная установка

Info

Publication number: RU27650U1
Application number: RU2002120124/20U
Authority: RU
Inventors: Н.В. Шенгур; А.Т. Куликов
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Электон"
Priority date: 2002-08-02
Filing date: 2002-08-02
Publication date: 2003-02-10

Abstract

1. Погружная насосная установка, содержащая кинематически связанные между собой насосы, первый из которых кинематически связан с валом общего приводного двигателя и соединен всасывающим патрубком с затрубным пространством скважины, а второй выполнен в виде винтового насоса, соединенного нагнетательным патрубком с напорным трубопроводом, отличающаяся тем, что насосы соединены трубопроводом гидравлически последовательно, причем первый насос выполнен в виде насоса динамического действия и соединен нагнетательным патрубком с всасывающим патрубком второго насоса.2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что насосы кинематически связаны между собой через дополнительно установленный редуктор.3. Установка по любому из пп.1 и 2, отличающаяся тем, что насос динамического действия выполнен в виде центробежного насоса с номинальной подачей, превышающей номинальную подачу винтового насоса, по меньшей мере, на величину утечек в последнем.4. Погружная насосная установка, содержащая кинематически связанные между собой насосы, первый из которых выполнен в виде винтового насоса, кинематически связанного с валом общего приводного двигателя и соединенного всасывающим патрубком с затрубным пространством скважины, а второй соединен нагнетательным патрубком с напорным трубопроводом, отличающаяся тем, что насосы соединены трубопроводом гидравлически последовательно, т.е. первый насос соединен нагнетательным патрубком второго насоса, причем второй насос выполнен в виде насоса динамического действия.5. Установка по п.4, отличающаяся тем, что насосы кинематически связаны между собой через дополнительно установленный редукто

Description

ПОГРУЖНАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к областн гидромашиностроения и может быть использовано для добычи пластовой жидкости из нефтяных скважин.

Известна погружная насосная установка, содержащая винтовые насосы, подключенные кинематически последовательно к электродвигателю и образующие последовательную гидравлическую систему 1.

Для данной насосной установки характерны низкая долговечность и нестабильность подачи в течение срока эксплуатации.

Наиболее близким техническим решением является погружная насосная установка, содержащая два винтовых насоса, подключенных последовательно через редуктор к электродвигателю и образующих параллельную гидравлическую систему 2. Повышение надежности достигается за счет значительного уменьшения частоты вращения ротора с помопц ю редуктора, а компенсация уменьшения подачи при этом достигается за счет использования параллельного включения двух винтовых насосов, что позволяет использовать ее только на низкодебитных скважинах.

Педостатком указанной насосной установки является низкая долговечность и нестабильность подачи в течение срока эксплуатации.

г

МПК F 04 в 47/00;

F 04 D 1/00

Технической задачей полезной модели является повышение долговечности и стабильности подачи погружной насосной установки в течение срока эксплуатации.

Технический результат достигается за счет компенсации утечек и уменьшения допускаемой величины натяга в паре ротор-статор винтового насоса в широком диапазоне регулирования подачи.

Сушностъ полезной модели состоит в том, что в погружной насосной установке, содержащей кинематически связанные между собой насосы, первый из которых кинематически связан с валом общего приводного двигателя и соединен всасываюпщм патрубком с затрубным пространством скважины, а второй выполнен в виде винтового насоса, соедршенного нагнетательным патрубком с напорным трубопроводом, насосы соединены трубопроводом гидравлически последовательно, причем первый насос выполнен в виде насоса динамического действия и соединен нагнетательным патрубком с всасывающим патрубком второго насоса.

В погружной насосной установке, содержащей кинематически связанные между собой насосы, первый из которых выполнен в виде винтового насоса, кинематически связанного с валом общего приводного двигателя и соединенного всасываюпщм патрубком с затрубным пространством скважины, а второй соединен нагнетательным патрубком с напорным трубопроводом, насосы соединены трубопроводом гидравлически

последовательно, т.е. первый насос соединен нагнетательным патрубком с всасывающим патрубком второго насоса, причем второй насос выполнен в виде насоса динамического действия.

Насосы могут быть кинематически связаны между собой с помощью дополнительно установленного редуктора.

Во всех вариантах исполнения насос динамического действия выполнен в виде центробежного насоса с номинальной подачей, превышающей номинальную подачу винтового насоса, по меньшей мере, на величину утечек в последнем.

Насосы объёмного действия, например, винтовые, содержат роторную систему, создаюшую при вращении и взаимодействии со статорной системой за счет вытеснения прокачиваемой жидкости рабочими органами соответствующие давление и подачу насоса. Насосы объёмного действия имеют жесткую характеристику QHO - Р (см. Фиг.2, кривая 1), то есть подача данных насосов QHO, при прочих равных условиях, пропорщюнапьна частоте вращения приводного двигателя. Коэффициент полезного действия насосов объёмного действия достигает 70-80%.

Для создания больщих давлений на выходе насоса объёмного действия и обеспечения жесткой характеристики QHO - Р, в паре ротор-статор данного насоса требуется обеспечить определённый натяг, чго при перекачивании жидкостей, содержапщх абразивные частицы, приводит к интенсивному

износу в месте контакта пары ротор-статор, и за счёт возникновения протечек насосная установка в относительно короткий срок эксплуатации теряет свои первоначальные рабочие характеристики, т.е. падает коэффициент полезного действия и создаваемое насосом давление.

Насос динамического действия имеет мягкую характеристику Qi - Р (см. Фиг.2, кривая 2), где Рщ - подача, а Р - давление, развиваемое данным насосом, поэтому для создания высокого давления насос должен иметь большое количество рабочих колёс и направляюпщх аппаратов.

Давление, развиваемое насосом динамического действия, создается путём превращения кинетической энергии потока жидкости в потенциальную в направляющих аппаратах и зависит от констрзлЕстивных особенностей рабочих колёс, их количества, мощности приводного дврпателя и, при прочих равных условиях, в кубической степени зависит от частоты вращения рабочего колеса.

Подача Рид насосов динамического действия зависит от конструктивных особенностей рабочих колёс и, при прочих равных условиях, в квадратной степени зависит от частоты вращения приводного двигателя.

При увеличении давления нагнетания, критическое давление Ркр.но., до которого насос объёмного действия еще работает эффективно, увеличивается в насосной установке на величину Ризб., так как насосы 4

гидравлически последовательно связаны между собой, (см. фиг. 2, кривые 2 и 3, соответственно) и принимает значение Ркр.ну.

Расширение диапазона регулирования подачи насосной установки по сравнению с насосом объёмного действия достигается за счет обеспечения возможности увеличения или уменьшения частоты вращения приводного двигателя относительно номинальной, т.к. насос динамического действия создает на входе насоса объёмного действия подпор, который позволяет допускать зазор в паре ротор-статор насоса объёмного действия.

На Фщ-. приведена стрз ктурная схема погрз жной насосной установки.

На Фиг. 2 приведены напорные характеристики насоса динамического действия, насоса объёмного действия и насосной установки.

Заявляемая погружная насосная установка конструктивно состоит из следуюпщх основных узлов (см. Фиг.1): приводного электродвигателя 1, на валу которого жестко закреплен насос 2 динамического действия, например, центробежный, соединенный всасываюпщм патрубком с затрубным пространством скважины; насоса 3 объёмного действия, например, винтового, соединенного нагнетательным патрубком с напорным трубопроводом и жестко присоединенного к валу насоса динамического действия через 4; при этом насос 3 объёмного действия образует с насосом 2 динамического действия последовательную гидравлическую

систему, т.е. насос 2 динамического действия соединен нагнетательным патрубком с всасывающим патрубком насоса 3 объёмного действия.

Насосная установка работает следующим образом.

Оба насоса: насос 2 динамического действия, например, центробежный, и насос 3 объёмного действия, например, винтовой, последовательно нагнетают в напорный трубопровод прокачиваемую жидкость. При этом подача насоса 2 динамического действия больше подачи насоса 3 объёмного действия, а суммарная подача насосной установки будет определяться подачей насоса 3 объёмного действия. В гидравлическом тракте между насосом 2 динамического действия и насосом 3 объёмного действия создается избыточное давление, которое компенсирует утечки насоса 3 объёмного действия, повышает его коэффициент полезного действия при уменьшении величины натяга и увеличении допустимого зазора в паре ротор-статор. При этом диапазон регулирования подачи насосной установки при увеличении или уменьшении частоты врашения приводного двигателя увеличивается по сравнению с диапазоном регулирования подачи насоса объёмного действия (прототипа).

Частота вращения приводного двигателя может регулироваться с помощью станции з правления с частотным регулированием (см., например. Свидетельство на полезную модель №22843).

Повышенная долговечность предлагаемой погрз жной насосной установки по равнению с насосами объёмного действия обеспечивается снижением давления, развиваемого насосом объёмного действия, следовательно, и допускаемой величины натяга в паре ротор-статор, за счёт давления, развиваемого насосом динамического действия. Для этого подача насоса динамического действия при номинальной частоте вращения приводного двигателя должна превышать подачу насоса объёмного действия при заданной частоте вращения.

Таким образом, предлагаемая насосная установка обладает повышенной долговечностью и стабилизированной подачей в течение длительного периода эксплуатации.

Источники информации:

1.Патент US № 4580955,1986

2.Патент US № 3802803,1974 (прототип).

Claims

1. Погружная насосная установка, содержащая кинематически связанные между собой насосы, первый из которых кинематически связан с валом общего приводного двигателя и соединен всасывающим патрубком с затрубным пространством скважины, а второй выполнен в виде винтового насоса, соединенного нагнетательным патрубком с напорным трубопроводом, отличающаяся тем, что насосы соединены трубопроводом гидравлически последовательно, причем первый насос выполнен в виде насоса динамического действия и соединен нагнетательным патрубком с всасывающим патрубком второго насоса.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что насосы кинематически связаны между собой через дополнительно установленный редуктор.

3. Установка по любому из пп.1 и 2, отличающаяся тем, что насос динамического действия выполнен в виде центробежного насоса с номинальной подачей, превышающей номинальную подачу винтового насоса, по меньшей мере, на величину утечек в последнем.

4. Погружная насосная установка, содержащая кинематически связанные между собой насосы, первый из которых выполнен в виде винтового насоса, кинематически связанного с валом общего приводного двигателя и соединенного всасывающим патрубком с затрубным пространством скважины, а второй соединен нагнетательным патрубком с напорным трубопроводом, отличающаяся тем, что насосы соединены трубопроводом гидравлически последовательно, т.е. первый насос соединен нагнетательным патрубком второго насоса, причем второй насос выполнен в виде насоса динамического действия.

5. Установка по п.4, отличающаяся тем, что насосы кинематически связаны между собой через дополнительно установленный редуктор.

6. Установка по любому из пп.4 и 5, отличающаяся тем, что насос динамического действия выполнен в виде центробежного насоса с номинальной подачей, превышающей номинальную подачу винтового насоса, по меньшей мере, на величину утечек в последнем.