RU2766241C1 - Downhole pumping unit - Google Patents

Downhole pumping unit Download PDF

Info

Publication number
RU2766241C1
RU2766241C1 RU2021116077A RU2021116077A RU2766241C1 RU 2766241 C1 RU2766241 C1 RU 2766241C1 RU 2021116077 A RU2021116077 A RU 2021116077A RU 2021116077 A RU2021116077 A RU 2021116077A RU 2766241 C1 RU2766241 C1 RU 2766241C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
axial channel
downhole pumping
radial
pumping unit
shaft
Prior art date
Application number
RU2021116077A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Федорович Логинов
Original Assignee
Виктор Федорович Логинов
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 Виктор Федорович Логинов filed Critical Виктор Федорович Логинов
Priority to RU2021116077A priority Critical patent/RU2766241C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2766241C1 publication Critical patent/RU2766241C1/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
    • F04B1/00Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/04Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders in star- or fan-arrangement
    • F04B1/0404Details or component parts
    • F04B1/0448Sealing means, e.g. for shafts or housings
    • 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

Abstract

FIELD: pump building.
SUBSTANCE: invention relates to submersible downhole pumping units and can be used for extraction of oil, water and other fluids from wells. Downhole pumping unit comprises a radial-plunger pump including a shaft with a through axial channel and radial holes, inlet and outlet valves, and an electric motor with hydraulic protection. Through axial channel of the shaft of the radial-plunger pump is equipped with an elastic diaphragm for supply of well fluid from the inlet valve to the outlet valve due to cyclic compression of the elastic diaphragm by plungers.
EFFECT: invention is aimed at improvement of reliability and energy efficiency of downhole pumping units.
3 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к погружным скважинным насосным установкам и может использоваться для добычи нефти, воды и других жидкостей из скважин.The invention relates to submersible well pumping units and can be used for the extraction of oil, water and other liquids from wells.

Известны центробежные, винтовые и др. скважинные насосные установки (см. сайт: www.borets.ru; www.novometgroup.com; www.rimera.com и др.), включающие насос, газосепаратор (сепаратор песка) и электродвигатель с гидрозащитой.Centrifugal, screw and other downhole pumping units are known (see the site: www.borets.ru; www.novometgroup.com; www.rimera.com, etc.), including a pump, a gas separator (sand separator) and an electric motor with hydraulic protection.

Основной недостаток этих установок заключается в том, что все они имеют низкий КПД.The main disadvantage of these installations is that they all have low efficiency.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является скважинная насосная установка, известная по патенту RU 2732650 С1, МПК F04B 1/04 (2006,01), СПК F04B 1/04 (2020,08) от 26.02.2020 г, содержащая насос, входной модуль, газосепаратор и электродвигатель с гидрозащитой, причем насос выполнен радиально-плунжерным, а осевой канал его вала выполнен сквозным, с одного конца которого жидкость поступает в канал через впускной клапан, а с другого выходит из него через выпускной клапан.The closest in technical essence to the invention is a downhole pumping unit, known by patent RU 2732650 C1, IPC F04B 1/04 (2006.01), SPK F04B 1/04 (2020.08) dated February 26, 2020, containing a pump, inlet a module, a gas separator and an electric motor with hydraulic protection, wherein the pump is made as a radial plunger, and the axial channel of its shaft is made through, from one end of which the liquid enters the channel through the inlet valve, and from the other it leaves it through the outlet valve.

Основной недостаток этого изобретения является то, что при откачивании скважинной жидкости с абразивными частицами плунжерные пары насоса быстро изнашиваются. В процессе износа плунжерных пар увеличиваются зазоры между плунжерами и их цилиндрами. Это приводит к увеличению дросселирования жидкости через зазоры, снижению напора и КПД. К тому же эта установка не способна откачивать жидкость с газом без газосепаратора из-за недопустимого соотношения полезного и вредного объема.The main disadvantage of this invention is that when pumping downhole fluid with abrasive particles, the plunger pairs of the pump wear out quickly. In the process of wear of plunger pairs, the gaps between the plungers and their cylinders increase. This leads to an increase in the throttling of the liquid through the gaps, a decrease in pressure and efficiency. In addition, this installation is not capable of pumping liquid with gas without a gas separator due to the unacceptable ratio of useful and harmful volume.

Задачей изобретения является получение технического результата, выражающегося в повышении надежности и энергоэффективности скважинных насосных установок.The objective of the invention is to obtain a technical result, which is expressed in improving the reliability and energy efficiency of downhole pumping units.

Указанная задача в насосной установке, содержащей, радиально-плунжерный насос, включающий вал со сквозным осевым каналом и радиальными отверстиями, впускной и выпускной клапаны, и электродвигатель с гидрозащитой, отличающаяся тем, что сквозной осевой канал вала радиально-плунжерного насоса снабжен эластичной диафрагмой для подачи скважинной жидкости от впускного клапана к выпускному за счет циклического сжатия эластичной диафрагмы плунжерами, причем сквозной осевой канал снабжен устройством для отвода газа в затрубное пространство, а радиальные отверстия в сквозном осевом канале и плунжеры выполнены в виде овала.The specified task in a pumping unit containing a radial plunger pump, including a shaft with a through axial channel and radial holes, inlet and outlet valves, and an electric motor with hydraulic protection, characterized in that the through axial channel of the shaft of the radial plunger pump is equipped with an elastic diaphragm for supplying well fluid from the inlet valve to the outlet valve due to the cyclic compression of the elastic diaphragm by the plungers, and the through axial channel is equipped with a device for venting gas into the annulus, and the radial holes in the through axial channel and the plungers are made in the form of an oval.

Проведенный научно-технический анализ предложения и уровня техники свидетельствует о том, что предлагаемое техническое решение для специалиста не следует явным образом из уровня техники, при этом признаки изложенной совокупности взаимосвязаны, находятся в причинно-следственной связи с ожидаемым результатом и являются необходимыми и достаточными для его получения.The scientific and technical analysis of the proposal and the prior art indicates that the proposed technical solution for a specialist does not follow explicitly from the prior art, while the features of the above set are interrelated, are in a causal relationship with the expected result and are necessary and sufficient for him receipt.

Изобретение поясняется чертежами, где:The invention is illustrated by drawings, where:

на фиг. 1 изображен фронтальный разрез насосной установки;in fig. 1 shows a frontal section of the pumping unit;

на фиг. 2 изображен увеличенный фрагмент фронтального разреза плунжерной пары и эластичной диафрагмы в свободном состоянии;in fig. 2 shows an enlarged fragment of the frontal section of a plunger pair and an elastic diaphragm in a free state;

на фиг. 3 изображен увеличенный фрагмент фронтального разреза плунжерной пары и эластичной диафрагмы в сжатом состоянии;in fig. 3 shows an enlarged fragment of the frontal section of a plunger pair and an elastic diaphragm in a compressed state;

на фиг. 4 изображен поперечный разрез плунжерной пары и эластичной диафрагмы в свободном состоянии;in fig. 4 shows a cross section of a plunger pair and an elastic diaphragm in a free state;

на фиг. 5 изображен поперечный разрез плунжерной пары и диафрагмы в сжатом состоянии;in fig. 5 shows a cross section of a plunger pair and diaphragm in a compressed state;

на фиг. 6 изображен увеличенный фрагмент фронтального разреза устройства для отвода газа в затрубное пространство;in fig. 6 shows an enlarged fragment of the frontal section of a device for venting gas into the annulus;

на фиг. 7 изображен увеличенный фрагмент плунжерной пары, выполненной в виде овала.in fig. 7 shows an enlarged fragment of a plunger pair made in the form of an oval.

Скважинная насосная установка (см. фиг. 1) состоит из радиально-плунжерного насос 1 и электродвигателя с гидрозащитой 2. Радиально -плунжерный насос (см. фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4, фиг. 5, фиг. 6 и фиг. 7) содержит корпус 3 с овальной гильзой 4, внутри которой установлен вал 5 со сквозным осевым каналом 6. Сквозной осевой канал 6 снабжен эластичной диафрагмой 7, для подачи скважинной жидкости от впускного клапана 8 к выпускному клапану 9. Эластичная диафрагма 7 изолирует плунжеры 10 и цилиндр 11 от абразивных частиц, предохраняя их от преждевременного износа. Плунжеры 10 установлены в цилиндре 11 с возможностью осевого перемещения в нем. Цилиндр 11 установлен в радиальном отверстии вала 5, которое выполнено в виде овала (см. фиг. 7). Соответственно плунжеры 10 и цилиндр 11 выполнены также в виде овала. Плунжеры 10 снабжены роликами 12 (см. фиг. 4 и фиг. 5), которые перекатываясь по внутренней поверхности овальной гильзы 4 при вращении вала 5, придают возвратно-поступательное движение плунжерам 10. При этом плунжеры 10 дважды сжимают и разжимают эластичную диафрагму 7 за один оборот вала 5. Отвод газа в затрубное пространство из осевого канала 6 обеспечивает устройство для отвода газа, содержащее обратный клапан 13 и набор дросселей 14 (см. фиг. 6).A downhole pumping unit (see Fig. 1) consists of a radial plunger pump 1 and an electric motor with hydraulic protection 2. A radial plunger pump (see Fig. 2, Fig. 3, Fig. 4, Fig. 5, Fig. 6 and Fig. 7) contains a housing 3 with an oval sleeve 4, inside of which a shaft 5 with a through axial channel 6 is installed. 10 and cylinder 11 from abrasive particles, protecting them from premature wear. The plungers 10 are installed in the cylinder 11 with the possibility of axial movement in it. The cylinder 11 is installed in the radial hole of the shaft 5, which is made in the form of an oval (see Fig. 7). Accordingly, the plungers 10 and the cylinder 11 are also made in the form of an oval. The plungers 10 are equipped with rollers 12 (see Fig. 4 and Fig. 5), which, rolling over the inner surface of the oval sleeve 4 during rotation of the shaft 5, give a reciprocating motion to the plungers 10. In this case, the plungers 10 compress and unclench the elastic diaphragm 7 twice for one revolution of the shaft 5. The gas outlet into the annulus from the axial channel 6 provides a gas outlet device containing a check valve 13 and a set of throttles 14 (see Fig. 6).

Работает насосная установка следующим образом: при погружении насосной установки в скважину скважинная жидкость заполняет сквозной осевой канал 6 и эластичную диафрагму 7 через входные отверстия 15 и впускной клапан 8 (см. фиг. 1, показано стрелками). При повороте вала 5, ролики 12, за счет овальной формы гильзы 4, вталкивают плунжеры 10 в цилиндр 11 (см. фиг. 3 и фиг. 5). Плунжеры 10 сжимают эластичную диафрагму 7 и вытесняют из нее жидкость с абразивными частицами через выпускной клапан 9 (см. фиг. 1) и выходные каналы 16 (см. фиг. 6) в насосно-компрессорную трубу (не показана). При этом плунжерная пара 10 и 11 не контактирует с абразивными частицами и не подвергается интенсивному износу. Часть жидкости с газом вытесняется в затрубное пространство через клапан 13 (см. фиг. 6, показано стрелками), дроссели 14, каналы 17 (показано пунктиром) и отверстия 18 в корпусе 3. Это увеличивает полезный объем жидкости в сквозном осевом канале 6 и обеспечивает достижение необходимого напора. При этом абразивные частицы за счет центробежной силы отклоняются к стенке сквозного осевого канала 6 и не попадают в каналы клапана 13 и дросселей 14. Это предотвращает интенсивный износ устройства для отвода газа. При дальнейшем повороте вала 5, как показано на фиг. 2 и фиг. 4, плунжеры 10 под действием центробежной силы вытягиваются из цилиндров 11. При этом эластичная диафрагма 7 распрямляется, и скважинная жидкость вновь заполняет сквозной осевой канал и эластичную диафрагму через впускной клапан 8. Цикл повторяется.The pumping unit operates as follows: when the pumping unit is immersed in the well, the well fluid fills the through axial channel 6 and the elastic diaphragm 7 through the inlets 15 and the inlet valve 8 (see Fig. 1, shown by arrows). When turning the shaft 5, the rollers 12, due to the oval shape of the sleeve 4, push the plungers 10 into the cylinder 11 (see Fig. 3 and Fig. 5). The plungers 10 compress the elastic diaphragm 7 and displace the liquid with abrasive particles from it through the exhaust valve 9 (see Fig. 1) and outlet channels 16 (see Fig. 6) into the tubing (not shown). In this case, the plunger pair 10 and 11 does not come into contact with abrasive particles and is not subjected to intense wear. Part of the liquid with gas is displaced into the annulus through the valve 13 (see Fig. 6, shown by arrows), throttles 14, channels 17 (shown by dotted line) and holes 18 in the housing 3. This increases the useful volume of liquid in the through axial channel 6 and provides achieving the required pressure. In this case, abrasive particles due to centrifugal force are deflected to the wall of the through axial channel 6 and do not enter the channels of the valve 13 and throttles 14. This prevents intensive wear of the device for gas removal. With further rotation of the shaft 5, as shown in Fig. 2 and FIG. 4, the plungers 10 are pulled out of the cylinders 11 under the action of centrifugal force. At the same time, the elastic diaphragm 7 straightens, and the well fluid again fills the through axial channel and the elastic diaphragm through the inlet valve 8. The cycle is repeated.

Исключая контакт плунжерной пары 10 и 11 с абразивными частицами, эластичная диафрагма предотвращает преждевременный износ плунжерной пары, устраняет дросселирование жидкости через ее зазоры. При этом повышается напор, КПД и надежность насосной установки в целом. Отвод газа в затрубное пространство обеспечивает работу установки без газосепаратора, что также повышает ее надежность и энергоэффективность.Excluding the contact of the plunger pair 10 and 11 with abrasive particles, the elastic diaphragm prevents premature wear of the plunger pair, eliminates the throttling of the fluid through its gaps. This increases the pressure, efficiency and reliability of the pumping unit as a whole. Gas removal to the annulus ensures the operation of the unit without a gas separator, which also increases its reliability and energy efficiency.

Таким образом, изобретение позволяет получить технический результат, выражающийся в повышении надежности и энергоэффективности скважинных насосных установок.Thus, the invention allows to obtain a technical result, which is expressed in improving the reliability and energy efficiency of downhole pumping units.

Claims (3)

1. Скважинная насосная установка, содержащая радиально-плунжерный насос, включающий вал со сквозным осевым каналом и радиальными отверстиями, впускной и выпускной клапаны, и электродвигатель с гидрозащитой, отличающаяся тем, что сквозной осевой канал вала радиально-плунжерного насоса снабжен эластичной диафрагмой для подачи скважинной жидкости от впускного клапана к выпускному за счет циклического сжатия эластичной диафрагмы плунжерами.1. A downhole pumping unit containing a radial plunger pump, including a shaft with a through axial channel and radial holes, inlet and outlet valves, and an electric motor with hydraulic protection, characterized in that the through axial channel of the shaft of the radial plunger pump is equipped with an elastic diaphragm for supplying borehole fluid from the inlet valve to the outlet valve due to the cyclic compression of the elastic diaphragm by the plungers. 2. Скважинная насосная установка по п. 1, отличающаяся тем, что сквозной осевой канал радиально-плунжерного насоса снабжен устройством для отвода газа в затрубное пространство.2. Downhole pumping unit according to claim. 1, characterized in that the through axial channel of the radial plunger pump is equipped with a device for venting gas into the annulus. 3. Скважинная насосная установка по п. 1, отличающаяся тем, что радиальные отверстия в осевом канале и плунжеры выполнены в виде овала.3. Downhole pumping unit according to claim 1, characterized in that the radial holes in the axial channel and the plungers are made in the form of an oval.
RU2021116077A 2021-06-03 2021-06-03 Downhole pumping unit RU2766241C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021116077A RU2766241C1 (en) 2021-06-03 2021-06-03 Downhole pumping unit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021116077A RU2766241C1 (en) 2021-06-03 2021-06-03 Downhole pumping unit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2766241C1 true RU2766241C1 (en) 2022-02-10

Family

ID=80214963

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021116077A RU2766241C1 (en) 2021-06-03 2021-06-03 Downhole pumping unit

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2766241C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4886432A (en) * 1988-06-23 1989-12-12 Engineering Enterprises, Inc. Bladder pump assembly
RU2610333C1 (en) * 2015-10-07 2017-02-09 Ольга Иосифовна Логинова Radial plunger pumps
US10047738B2 (en) * 2013-11-25 2018-08-14 General Electric Company Downhole radially actuated longitudinal diaphragm pump
RU2701281C1 (en) * 2019-02-05 2019-09-25 Ольга Иосифовна Логинова Pump-compressor
RU2732650C1 (en) * 2020-02-26 2020-09-21 Ольга Иосифовна Логинова Downhole pumping unit

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4886432A (en) * 1988-06-23 1989-12-12 Engineering Enterprises, Inc. Bladder pump assembly
US10047738B2 (en) * 2013-11-25 2018-08-14 General Electric Company Downhole radially actuated longitudinal diaphragm pump
RU2610333C1 (en) * 2015-10-07 2017-02-09 Ольга Иосифовна Логинова Radial plunger pumps
RU2701281C1 (en) * 2019-02-05 2019-09-25 Ольга Иосифовна Логинова Pump-compressor
RU2732650C1 (en) * 2020-02-26 2020-09-21 Ольга Иосифовна Логинова Downhole pumping unit

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2012150458A (en) PUMPING SYSTEM
RU2369775C1 (en) Sucker-rod pump of well
US6065944A (en) Annular pump
RU2766241C1 (en) Downhole pumping unit
RU2732650C1 (en) Downhole pumping unit
CA3009540A1 (en) Rotary hydraulic pump with esp motor
RU2649176C1 (en) Pusher pump
RU2378534C1 (en) Pump set
RU2701281C1 (en) Pump-compressor
RU2610333C1 (en) Radial plunger pumps
RU2382903C1 (en) Downhole diaphragm oil extraction pumping unit
RU2656511C1 (en) Hydraulic pump unit
RU2700748C2 (en) Oil production system
RU183876U1 (en) Bidirectional linear submersible pump unit
RU159692U1 (en) SUBMERSIBLE BARBED ELECTRIC PUMP FOR PUMPING A CARBONED LIQUID FROM A WELL
RU2296211C1 (en) Oil production method and device
RU2425253C1 (en) Borehole plunger pump and protection method of upper part of plunger against impact of pumped liquid
RU2493434C1 (en) Hydraulic-driven pump set
RU2704088C1 (en) Deep gas bypass device for well operated by sucker-rod pump
RU2456475C1 (en) Multi-stage rod pump unit
RU2628679C1 (en) Electrically driven downhole unit (versions)
RU2425252C1 (en) Borehole plunger pump and protection method of upper part of plunger against impact of pumped liquid
RU2413095C1 (en) Bore-hole plunger pump
RU2744877C2 (en) Downhole pump unit with submersible multistage pump of rotor-piston type on the basis of ryl hydraulic machine
RU158650U1 (en) OIL-FREE PUMPING UNIT FOR OIL PRODUCTION