RU28197U1

RU28197U1 - SUBMERSIBLE PUMP INSTALLATION

Info

Publication number: RU28197U1
Application number: RU2002131505/20U
Authority: RU
Inventors: К.Г. Мухамадеев; А.К. Приходько
Original assignee: Мухамадеев Константин Георгиевич; Приходько Алексей Константинович
Priority date: 2002-11-27
Filing date: 2002-11-27
Publication date: 2003-03-10

Description

Погружная насосная установкаSubmersible pumping unit

Полезная модель относится к оборудованию для нефтегазодобычи, в частности, к погружным насосным установкам с электродвигателями и может быть использована для откачки нефти и других флюидов из скважин.The utility model relates to equipment for oil and gas production, in particular, to submersible pumping units with electric motors and can be used for pumping oil and other fluids from wells.

При эксплуатации скважин с принудительной эвакуацией на земную поверхность флюида требуется значительная производительность насосных установок. В то же время, диаметр обсадных колонн достаточно мал, что ограничивает размеры погружаемого в скважину оборудования, а следовательно и достигаемую производительность установок. Поэтому разработчики погружных насосных установок стараются максимально использовать внутреннее пространство скважин и создают агрегаты с минимально возможными зазорами между агрегатами и стенками скважин.When operating wells with forced evacuation to the earth's surface of the fluid, significant productivity of pumping units is required. At the same time, the diameter of the casing strings is small enough, which limits the size of the equipment immersed in the well, and therefore the achieved plant productivity. Therefore, the developers of submersible pumping units try to maximize the use of the internal space of the wells and create units with the smallest possible gaps between the units and the walls of the wells.

Известна погружная насосная установка, содержащая необходимое для ее эксплуатации наземное оборудование и подземную часть, размещаемую в скважине (см. US 6397945, 2002 /1/). В скважине размещается насосный агрегат, в состав которого входит собственно насос и погружной водонепроницаемый электродвигатель. Кроме этого установка снабжена силовым бронированным кабелем, который обеспечивает подвод электроэнергии от наземного оборудования к находящемуся в скважине электродвигателю. Недостатком известной установки является то, что в ней не используется с максимальной возможностью внутреннее пространство скважины, что в свою очередь снижает максимально достижимую производительность установки при наложении ограничений на габариты.Known submersible pumping unit containing the necessary for its operation ground equipment and the underground part, placed in the well (see US 6397945, 2002/1 /). A pumping unit is located in the well, which includes the pump itself and a submersible waterproof motor. In addition, the installation is equipped with a power armored cable, which provides electric power from ground equipment to an electric motor located in the well. A disadvantage of the known installation is that it does not use the borehole’s internal space to the maximum extent possible, which in turn reduces the maximum achievable productivity of the installation with restrictions on dimensions.

а а 2 т 3 -) 05and a 2 t 3 -) 05

МПК F 04 D 13/08 IPC F 04 D 13/08

((

Известна погружная насосная установка, содержащая наземное оборудование и подземное, в состав которого входит насос, погружной электродвигатель и бронированный кабель, обеспечивающий подвод электроэнергии к электродвигателю (см. US 4128735, 1978 121}, В известной установке для того чтобы уменьшить величину зазоров между стенками скважины и спускаемым оборудованием в корпусе оборудования предусмотрен вертикальный паз для прокладки в нем бронированного кабеля.A well-known submersible pump installation containing ground equipment and underground, which includes a pump, a submersible motor and an armored cable that provides power to the electric motor (see US 4128735, 1978 121}, In a known installation in order to reduce the gap between the walls of the well and descent equipment in the equipment case provides a vertical groove for laying armored cable in it.

Однако такой прием не дает существенного выигрыша в увеличении полезного объема оборудования, т.к. необходимо увеличивать толщину стенок оборудования (например, насоса), либо выполнять их пустотелыми.However, this technique does not give a significant gain in increasing the useful volume of equipment, because it is necessary to increase the thickness of the walls of the equipment (for example, a pump), or to perform them hollow.

Наиболее близкой к заявляемой по своей технической сущности и достигаемому результату является погружная насосная установка, известная из US 5973270, 1999 /3/. Погружная установка содержит наземное оборудование, обеспечивающее ее функционирование и подземную часть, в состав которой входит закрепленный на колонне насоснокомпрессорных труб (НКТ) насосный агрегат, состоящий из собственно насоса и погружного водонепроницаемого электродвигателя, обеспечивающего привод насоса. Подвод электроэнергии от наземного оборудования к электродвигателю осуществляется с помощью бронированного кабеля плоской формы, который с помощью специальных зажимов прикрепляется к НКТ и к боковым поверхностям насосного агрегата (см. фиг. 4,5,7).Closest to the claimed in its technical essence and the achieved result is a submersible pumping unit, known from US 5973270, 1999/3 /. The submersible installation contains ground-based equipment that ensures its functioning and the underground part, which includes a pump unit mounted on a column of pump-compressor pipes (tubing), which consists of the pump itself and a waterproof immersion electric motor that provides the pump drive. The power supply from the ground equipment to the electric motor is carried out using a flat-armored cable, which is attached to the tubing and to the side surfaces of the pump unit using special clamps (see Fig. 4,5,7).

Известное техническое решение также не обеспечивает максимально возможного использования внутритрубного пространства, т.к. внешний диаметр узлов насосного агрегата приходится уменьшать с учетом установки зажимов для кабеля. И хотя кабель выполняют плоским, он все-таки занимает достаточно много полезного объема, в частности, за счет того, что он снабжен достаточно толстой бронированной оболочкой, являющейся его неотъемлемой частью.The known technical solution also does not provide the maximum possible use of the in-pipe space, because the external diameter of the pump assembly units must be reduced taking into account the installation of cable clamps. And although the cable is made flat, it still takes up a lot of usable volume, in particular due to the fact that it is equipped with a rather thick armored shell, which is its integral part.

Заявляемая в качестве полезной модели погружная насосная установка направлена на обеспечение увеличения диаметра спускаемого в скважину оборудования для откачки флюида.Declared as a utility model, a submersible pump installation is aimed at providing an increase in the diameter of the equipment for pumping fluid lowered into the well.

Указанный результат достигается тем, что погружная насосная установка содержит наземное оборудование и подземную часть в виде размещенных в скважине колонны насосно-компрессорных труб, кабеля, соединенного с источником электроэнергии, входящего в состав наземного оборудования, и присоединенного к колонне насоснокомпрессорных труб насосного агрегата, состоящего из насоса и электродвигателя, при этом кабель проложен до насосного агрегата и каждая жила кабеля в его нижнем конце соединена с жилой провода, который пропущен вдоль насосного агрегата до ввода в электродвигатель, при этом провод и его соединение с кабелем закрыты защитным кожухом, закрепленным на боковой поверхности насосного агрегата.This result is achieved by the fact that the submersible pump installation contains ground equipment and the underground part in the form of tubing strings placed in the borehole, a cable connected to an electric power source, which is part of the ground equipment, and connected to the tubing string of the pump unit, consisting of pump and electric motor, with the cable running to the pump unit and each core of the cable at its lower end is connected to a core of wire that is passed along the pump about the unit before entering the electric motor, while the wire and its connection to the cable are closed with a protective cover fixed to the side surface of the pump unit.

Указанный результат достигается также тем, что провод, соединяющий нижний конец кабеля с вводом в электродвигатель, выполнен плоским.The indicated result is also achieved by the fact that the wire connecting the lower end of the cable with the input to the electric motor is made flat.

Отличительными признаками установки являются:Distinctive features of the installation are:

-прокладка кабеля до насосного агрегата;-lining the cable to the pump unit;

-соединение каждой жилы кабеля в его нижнем конце с жилой провода;-connection of each core of the cable at its lower end with a residential wire;

провод пропущен вдоль насосного агрегата до ввода в электродвигатель;the wire is passed along the pump unit before entering the electric motor;

-провод и его соединение с кабелем закрыты защитным кожухом, закрепленным на боковой поверхности насосного агрегата;- the wire and its connection to the cable are closed with a protective casing fixed to the side surface of the pump unit;

1(1(

- жилы провода, соединяющего иижний конец кабеля с вводом в электродвигатель, выполнены плоскими.- the conductors of the wire connecting the lower end of the cable with the input to the electric motor are made flat.

Прокладку кабеля целесообразно осуществлять до насосного агрегата по следующим причинам. От устья скважины до насосного агрегата в скважине проложена колонна насосно-компрессорных труб (НКТ), которая имеет диаметр существенно меньше, чем внутренний диаметр скважины (или обсадных труб) и поэтому размещение бронированного кабеля в промежутке между НКТ и стенками скважины не вызывает проблем и не влияет на размеры насосного агрегата. (Согласно определению, данному в Политехническом словаре, М., издание «СЭ, 1989г., С.204 /4/, «Кабель - один или несколько изолированных проводников (токопроводящих жил), заключенных в защитную (обычно герметичную) оболочку. Кабель применяют для передачи на расстояние электрической энергии (силовой кабель) или сигналов (кабель связи). Кабели любых типов имеют общие конструктивные элементы: токопроводящие жилы, изоляцию и оболочку.).It is advisable to lay the cable to the pump unit for the following reasons. From the wellhead to the pumping unit, a string of tubing (tubing) is laid in the well, which has a diameter substantially smaller than the inner diameter of the well (or casing) and therefore the placement of the armored cable between the tubing and the walls of the well does not cause problems and does not affects the size of the pump unit. (According to the definition given in the Polytechnical Dictionary, M., publication SE, 1989, p.204 / 4 /, “Cable - one or more insulated conductors (conductive cores) enclosed in a protective (usually sealed) sheath. The cable is used for transmitting electric energy (power cable) or signals (communication cable) to a distance. Cables of all types have common structural elements: conductive conductors, insulation and sheath.).

Трудности начинают возникать при прокладке кабеля вдоль боковых стенок насосного агрегата. Поперечное сечение кабеля из-за наличия оболочки (брони) достаточно велико. Сечение же провода с тем же сечением токопроводящих жил существенно ниже («Провод - неизолированный или изолированный проводник электрического тока, состоящий из одной (одножильный) или нескольких (многожильный) проволок (чаще всего медных, алюминиевых, реже стальных). (См. /4/, с.417)), поскольку у провода есть изоляция, но отсутствует броня (оболочка). Поэтому, если нижний конец кабеля, подведенный до насосного агрегата, соединить с проводом, который затем пропустить вдоль насосного агрегата до ввода в электродвигатель, то можно уменьшить требуемый зазор между стенками скважины и боковыми стенками агрегата.Difficulties begin to arise when laying the cable along the side walls of the pump unit. The cable cross section due to the presence of the sheath (armor) is quite large. The cross-section of a wire with the same cross-section of conductive conductors is much lower (“A wire is an uninsulated or insulated conductor of electric current, consisting of one (single-core) or several (multi-core) wires (most often copper, aluminum, less often steel). (See / 4 /, p.417)), because the wire has insulation, but there is no armor (sheath). Therefore, if the lower end of the cable leading up to the pump unit is connected to a wire, which is then passed along the pump unit before entering the electric motor, the required clearance between the well walls and the side walls of the unit can be reduced.

Для того чтобы исключить механические повреждения провода о стенки скважины при погружении в нее насосного агрегата, участок провода от места его соединения с кабелем до ввода в электродвигатель следует зап итить. Такой защитой может служить кожух, закрепленный на боковой поверхности насосного агрегата. Естественно, что кожух имеет некоторые конечные размеры, что в свою очередь потребует наличия зазоров для его размещения. Но все равно в этом случае будет иметь место некоторый выигрыш, поскольку в формировании размераIn order to exclude mechanical damage to the wire on the borehole wall when the pump unit is immersed in it, the wire section from the point of its connection with the cable to the input to the electric motor should be filled. Such protection can serve as a casing mounted on the side surface of the pump unit. Naturally, the casing has some finite dimensions, which in turn will require the presence of gaps for its placement. But still, in this case, there will be some gain, since in the formation of size

кабеля (если его рассматривать в поперечном сечении) «принимают участие два слоя защиты (брони), а в случае использования кожуха - только один слой материала, используемого для этой цели.cable (if viewed in cross section) "two layers of protection (armor) are involved, and in the case of using a casing, only one layer of material is used for this purpose.

В частных случаях для того чтобы еще уменьщить зазор целесообразно выполнять провод, проложенный от конца кабеля до ввода в электродвигатель, плоским, т.е. когда все жилы провода лежат в одной плоскости и заизолированы - либо каждая жила отдельно, либо общей изоляцией для всех жил.In special cases, in order to further reduce the gap, it is advisable to carry out the wire laid from the end of the cable to the input to the electric motor, flat, i.e. when all wires are in the same plane and insulated - either each wire is separate, or with common insulation for all wires.

Еще большего результата можно достичь, если и жилы провода выполнять плоскими.An even greater result can be achieved if the conductors of the wire are flat.

Сущность заявляемой установки поясняется примерами ее реализации и чертежами. На фиг.1 схематично представлен фрагмент продольного разреза скважины с размещенным в ней насосным агрегатом; на фиг.2 показано поперечное сечение А-А на фиг.1; на фиг.З показано поперечное сечение Б-Б на фиг.1; на фиг. 4 показаны поперечные сечения проводов, используемых в частных случаях реализации; на фиг.5 показаны схематично поперечные сечения кабеля, провода и провода с кожухом, имеющих одинаковое сечение токопроводящих жил.The essence of the claimed installation is illustrated by examples of its implementation and drawings. Figure 1 schematically shows a fragment of a longitudinal section of a well with a pump unit located in it; figure 2 shows a cross section aa in figure 1; in Fig.3 shows a cross section bB in Fig.1; in FIG. 4 shows cross-sections of wires used in particular cases of implementation; figure 5 shows a schematic cross-section of a cable, wire and wire with a casing having the same cross-section of conductive conductors.

Ногружная насосная установка содержит наземное оборудование и подземную часть. В наземное оборудование входят различные блоки, узлы и устройства, которые необходимы для нормального функционирования установки и известны из уровня техники. Это могут быть электроподстанции, трансформаторы, пульты управления, подъемноспускные устройства, контрольно-измерительные приборы и т.п. На чертежах не показаны, как не затрагивающие сущность предложения.The submersible pump installation contains ground equipment and an underground part. The ground equipment includes various blocks, nodes and devices that are necessary for the normal functioning of the installation and are known from the prior art. This can be electrical substations, transformers, control panels, hoisting devices, instrumentation, etc. The drawings are not shown as not affecting the essence of the proposal.

Подземная часть погружной насосной установки содержит размещенную в скважине 1 колонну насосно-компрессорных труб 2, на которых закреплен насосный агрегат 3, который состоит как минимум из насоса и электродвигателя. Насос может быть использован любой из числа известных - роторный, центробежный, вихревой и т.п. Электродвигатель также выбирается из числа известных, применяемых для откачки флюида из скважин. Кроме упомянутых насоса и электродвигателя в состав насосного агрегата могут входить и некоторые другие устройства. Например, газосепаратор, фильтр, датчик давления и т.п. Все они известны из уровня техники и не рассматриваются, как не затрагивающие сущность предложения. Электродвигатель соединен с расположенным на поверхности источником электроэнергии с помощью кабеля 4, в качестве которого может быть выбран любой производимый промышленностью и пригодный к использованию в скважинах. Кабель проложен от источника электроэнергии до насосного агрегата и его нижний конец может заканчиваться, например, на расстоянии нескольких сантиметров от верхнего торца насосного агрегата. В нижнем конце кабеля 4 его токопроводящие жилы соединяют с жилами провода 5 известным способом (с помощью зажимов, муфт, винтовых или байонетных разъемов и т.п.). Провод протягивают от места его соединения с кабелем до ввода в электродвигатель вдоль боковой стенки насосного агрегата. Для защиты провода и его соединения с кабелем используют защитный кожух 6, изготавливаемый из подходящего для этой цели конструкционного материала и закрепляемый с помощью известных средств (винтов, болтов и т.п.) на боковой поверхности насосного агрегата.The underground part of the submersible pump installation includes a tubing string 2 located in the well 1, on which the pump unit 3 is fixed, which consists of at least a pump and an electric motor. The pump can be used any of a number of known - rotary, centrifugal, vortex, etc. The electric motor is also selected from among the known ones used for pumping fluid from wells. In addition to the aforementioned pump and electric motor, some other devices may also be included in the pumping unit. For example, a gas separator, filter, pressure sensor, etc. All of them are known from the prior art and are not considered as not affecting the essence of the proposal. The electric motor is connected to a source of electricity located on the surface using cable 4, which can be selected as any manufactured by the industry and suitable for use in wells. The cable is laid from the electric power source to the pump unit and its lower end can end, for example, at a distance of several centimeters from the upper end of the pump unit. At the lower end of the cable 4, its conductive conductors are connected to the conductors of the wire 5 in a known manner (using clamps, couplings, screw or bayonet connectors, etc.). The wire is pulled from the place of its connection with the cable to the input to the motor along the side wall of the pump unit. To protect the wire and its connection with the cable, a protective casing 6 is used, made of a suitable structural material for this purpose and fixed using known means (screws, bolts, etc.) on the side surface of the pump unit.

.с(Д0../.s (D0 ../

В частных случаях реализации может быть использован многожильный плоский провод с круглыми токопроводящими жилами 7 в общей изоляции 8 (фиг.4а) или с плоскими жилами (фиг.4б). Как видно из фиг. 5, даже если использовать вместо бронированного кабеля круглый провод с тем же поперечным сечением и с использованием защитного кожуха, достигается уменьшение требуемого зазора между стенками скважины и насосным агрегатом при размещении, обусловленного прохождением токопроводящих элементов вдоль боковой стенки агрегата.In special cases of implementation, a multicore flat wire with round conductive cores 7 in general insulation 8 (Fig. 4a) or with flat conductors (Fig. 4b) can be used. As can be seen from FIG. 5, even if instead of using an armored cable, a round wire with the same cross-section and using a protective casing is used, the required clearance between the walls of the well and the pump unit is reduced when placed due to the passage of conductive elements along the side wall of the unit.

Claims

1. Submersible pump installation containing ground equipment and the underground part in the form of tubing strings placed in the borehole, a cable connected to an electric power source that is part of the ground equipment, and connected to the tubing string of the pump unit, consisting of a pump and an electric motor, characterized in that the cable is laid to the pump unit and each core of the cable at its lower end is connected to a core of wire that is passed along the pump unit before entering the electric motor, while the wire and its connection to the cable are closed with a protective casing fixed to the side surface of the pump unit.

2. Submersible pump installation according to claim 1, characterized in that the wire connecting the lower end of the cable with the input to the electric motor is made flat.

3. The submersible pump installation according to claim 1, characterized in that the conductors of the wire connecting the lower end of the cable to the input to the electric motor are made flat.