UA48188C2 - Система видобутку текучого середовища, переважно для видобутку нафти і води з глибоких підземних родовищ - Google Patents
Система видобутку текучого середовища, переважно для видобутку нафти і води з глибоких підземних родовищ Download PDFInfo
- Publication number
- UA48188C2 UA48188C2 UA98020612A UA98020612A UA48188C2 UA 48188 C2 UA48188 C2 UA 48188C2 UA 98020612 A UA98020612 A UA 98020612A UA 98020612 A UA98020612 A UA 98020612A UA 48188 C2 UA48188 C2 UA 48188C2
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- pump
- fluid
- fact
- deposit
- casing
- Prior art date
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims abstract description 29
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 12
- 238000000605 extraction Methods 0.000 title claims description 5
- 238000011084 recovery Methods 0.000 title abstract 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 17
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims abstract description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 11
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims description 4
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 18
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 9
- 239000003129 oil well Substances 0.000 description 9
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 7
- 238000013461 design Methods 0.000 description 6
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 5
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 4
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 2
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 2
- 239000003082 abrasive agent Substances 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D13/00—Pumping installations or systems
- F04D13/02—Units comprising pumps and their driving means
- F04D13/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
- F04D13/08—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven for submerged use
- F04D13/10—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven for submerged use adapted for use in mining bore holes
-
- 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
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D13/00—Pumping installations or systems
- F04D13/02—Units comprising pumps and their driving means
- F04D13/021—Units comprising pumps and their driving means containing a coupling
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
- F16H1/02—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion
- F16H1/20—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving more than two intermeshing members
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Geology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
- Centrifugal Separators (AREA)
Abstract
Система видобутку текучого середовища, переважно для видобутку нафти і води з глибоких підземних родовищ, містить обсадну колону (23), що проходить з поверхні над родовищем до самого родовища, високопродуктивний насос (12), занурений у родовище і розташований в обсадній колоні, джерело енергії (14), що створює обертальний рух. Для підвищення продуктивності система оснащена засобом передачі енергії, розміщеним в обсадній колоні. До засобу входить підвищувальний редуктор (47), приєднаний до насоса (12) для передачі насосу високошвидкісної енергії обертання, і колона (21) штанг, яка з'єднує між собою джерело енергії (14) і редуктор (25) для надання останьому обертального руху.
Description
Опис винаходу
Даний винахід стосується головним чином викачування текучих середовищ з підземних родовищ і, зокрема, 2 апаратури, що дозволяє досягти високих темпів викачування з відносно глибоких нафтових свердловин, тобто свердловин, що мають родовища глибше 304,8м (1000 футів) під поверхнею.
Даний винахід призначений виключно для добування нафти з підземних родовищ, головним чином, з глибиною залягання більше 304,8м (1000 футів). На відміну від установок, що використовуються для добування менш в'язких текучих середовищ, наприклад, води, для добування нафти з відносно глибоких родовищ потрібен 70 значно менший діаметр обсадної колони
Наприклад, у водяних насосних установках, завдяки використанню обсадної колони діаметром 0,3048м (12 дюймів) і більше, є практична можливість використання високообертових насосів, які за своєю природою мають більший діаметр Крім того, оскільки подібні свердловини за своєю природою відносно неглибокі, такі насоси легко приводити в дію за допомогою наземної силової установки Причина полягає в тому, що ведучий вал, який передає зусилля високообертовому насосу, відповідно, коротший, і необхідна кількість підшипникових опор не перевищує розумних меж Очевидно, що чим довший ведучий вал, тим необхідна більша кількість підшипникових опор, що веде до збільшення витрат на установку та її обслуговування.
Ще одна помітна відмінність між нафтовими і водяними свердловинами полягає в тому, що в нафтових родовищах неминуче присутній природний газ, якого немає в родовищах води. В нафтових свердловинах з цим справляються за допомогою трубопроводу, який розміщено всередині обсадної колони і який служить для зниження тиску газів та їх видалення. Якщо взяти до уваги, що обсадні колони нафтових свердловин відрізняються відносно малим діаметром, то для добування нафти було б надзвичайно важко використовувати сільськогосподарські та інші водяні насосні установки, що мають 0,3048м (12 дюймів) і більше метрів у діаметрі
Механічне піднімання нафти з підземних родовищ є узвичаєним і, більш того, єдиним засобом задоволення с світових потреб в енергії вуглеводнів Пристрої для рішення цієї важливої задачі можна віднести до одного з Ге) п'яти основних напрямів або категорій тягове накачування, газове піднімання, гідравлічне накачування, електрозанурюване накачування та потоково-камерне накачування Кожен вид має свої сильні і слабкі сторони.
Штангова насосна установка, самий поширений вид обладнання для штучного піднімання, складається з поршневого насоса, розміщеного на глибині і через свердловину зануреного в родовище. Принцип її роботи со полягає в тому, що рух глибинному насосу надається колоною штанг, які відходять від нього до наземного с агрегату викачування. Ця система надійна, проста в обслуговуванні і придатна для більшості свердловин. Однак, штангова насосна система не дуже придатна для застосування до глибоких, загазованих і абразивних рідин, -- тобто коли в родовищі наявні частинки піску, солі тощо, а також має обмеження по швидкості і глибині с занурення, що зумовлено граничними значеннями напруження, яке може витримати колона штанг.
Зо Ще одна проблема подібних систем стає очевидною, коли колона штанг ламається, що трапляється досить М часто. Для того, щоб виловити насос з нижньої частини свердловини, відремонтувати або замінити колону, а потім повернути насос на попередню глибину, потрібно багато часу і зусиль, проте експлуатаційники регулярно цим займаються, оскільки не мають іншого вибору. Звичайно, чим глибша свердловина, тим довша колона і тим « більше на неї навантаження в той час, як вона здійснює зворотно-поступальний рух для надання руху насосу. Не З 70 дивно, що частота відмов таких довгих колон значно вища. с Існує також інша широко використовувана система видобування текучого середовища, яку зазвичай з» називають газовим підніманням. Вдування газу під високим тиском в текуче середовище, що заповнює трубу на глибині, призводить до зменшення ваги стовпа текучого середовища, внаслідок чого воно витікає на поверхню.
Газопіднімальні системи добре працюють при їх застосуванні до середніх продуктивностей і середніх глибин.
Вони нечутливі до загазованих і абразивних середовищ, оскільки механічно просте і недороге обладнання шк забезпечує їх високу надійність. Газове піднімання вимагає джерела газу, воно має низьку енергетичну
Ге | ефективність, необхідність компресії викликає труднощі при запуску та управлінні, крім того, система має небагаті можливості при застосуванні до низьких продуктивностей. - В даний час для вироблення глибоких свердловин низької і середньої продуктивності переважно о 20 використовують систему, що зветься просто гідравлічним накачуванням В типовому виконання вона складається з глибинного поршневого насоса, який приєднано до глибинного поршневого двигуна Запуск двигуна со здійснюється за допомогою гідравлічної рідини, що під тиском впорскується через низку труб, яка веде вниз до насосно-двигунового агрегату Зворотно-поступальний рух двигуна надає рух насосу, який піднімає рідину з родовища на поверхню. Недолік гідравлічного накачування полягає в тому, що гідравлічні насоси є складними 25 для установки і управління, погано працюють з абразивними і загазованими текучими середовищами Для їх
ГФ) роботи необхідні наземні насоси високого тиску, обладнання для нагромадження і очистки гідравлічного текучого середовища (зазвичай сирої нафти) і принаймні дві колони труб. о Гідравлічні струменеві насоси використовують таке ж саме наземне обладнання, і для них потрібні такі ж самі труби, як і для згаданих вище гідравлічних насосних систем, але замість насосно-двигунового агрегату там 60 встановлено струменевий агрегат Вентурі, в якому використано принцип Бернуллі для того, щоб "підсмоктувати" текуче середовище, яке видобувається, в струмінь гідравлічного текучого середовища, що подається через інжектор. Потім суміш гідравлічної і видобутої текучої нафти витікає на поверхню. Гідравлічні струменеві насоси добре працюють. Із загазованими текучими середовищами, але мають обмежену глибину занурення низьку енергетичну ефективність. бо Більш сучасний підхід до розробки підземних родовищ став доступним з початком комерційного використання потоково-камерного насоса.
Потоково-камерний насос (ПКН) складається з глибинного насоса Мойно, рух якому надається за допомогою колони штанг, що обертаються наземним двигуном ПКН добре пристосований для видобування в'язких, абразивних текучих середовищ. Наземне і глибинне обладнання просте і надійне, має високу енергетичну ефективність. Потоково-камерні насоси задовільно працюють з газом, проте система має обмеження по глибині і швидкості, і якщо об'єм текучого середовища, що надходить в насос, виявляється меншим, ніж він в змозі підняти, виникає механічна поломка системи, і свердловина стає "безнасосною".
Наведений вище опис має на меті забезпечити практичне уявлення про різноманітність промислових систем, 7/о які використовувалися і продовжують використовуватися в нафтодобуваючих країнах. Однак, цей винахід за своєю суттю більш специфічний, а тому актуальні винаходи більш специфічні в межах того, що дійсно існує.
Наприклад, у застосуванні до високих і дуже високих продуктивностей, тобто більше 1000 барелей за день, в даний час існує лише один загальновизнаний метод для більшості виробок - це електрозанурюване накачування (ЕЗН). Система ЕЗН являє собою багатоступеневий глибинний відцентровий насос, рух якому надає /5 безпосередньо глибинний електродвигун.
Електрична енергія до двигуна подається з поверхні по броньованому кабелю, який хомутами прикріплено до труби ЕЗН працюють у дуже широкому діапазоні інтенсивностей і глибин накачування, вимагають мінімального наземного обладнання (якщо є можливість підключення до централізованого джерела енергозабезпечення) і в достатній мірі енергетичне ефективні. Вони не дуже добре працюють із загазованими і абразивними рідинами і досить нечутливі до змін швидкісних можливостей установленого агрегату. Якщо на дільниці, де знаходиться свердловина, немає електроенергії, то потрібен електрогенератор, рух якому надається газовим або дизельним двигуном.
З іншого боку, для ЕЗН характерними є висока вартість, складність в обслуговуванні і експлуатації, а при постійних коливаннях цін на сиру нафту будь-яка система, що може бути рентабельною, набуває величезної с ов Цінності. Головна причина високої вартості експлуатації ЕЗН полягає у занурюваному електродвигуні. Двигун, о який повинен працювати в гарячому сольовому водяному середовищі на високих швидкостях і під високою напругою, не може бути звичайним двигуном, а тому його купівля і ремонт надто дорогі. Крім того, ЕЗН надто чутливі до перепадів напруги, не допускають надлишку живлення, мають суворі температурні обмеження і є слабою ланкою цієї, в інших відношеннях відмінної, високопродуктивної видобувної системи. со зо Якщо середовище свердловини містить пісок або абразиви, або корозійні солі, в насосі суттєво зростає тертя і, відповідно, виростає навантаження на насос. Якщо в районі свердловини утворюється скупчення газу, со що не є незвичайним для глибоких свердловин, насоси і, зокрема, насоси з позитивним зміщенням, які зазвичай -/- де застосовуються, стають зовсім неефективними, і пропорційно цьому ростуть витрати на їх використання.
Редукторна Відцентрова Насосна (РВН) система сполучає в собі високу підйомну спроможність ЕЗН і со зв простоту приводу потоково-камерної насосної системи. В цілому до складу системи входять електродвигун і «Е редуктор, що знаходяться на поверхні і обертають ряд тяг, з'єднаних з агрегатом, який складається з підвищувальної передачі та занурюваного глибинного насоса (фіг.1). Необхідність наземного редуктора диктується граничною швидкістю стабільного обертання колони штанг. Практика роботи з потоково-камерними насосами говорить про те, що швидкість обертання колони штанг порядку 500об/хв. - це практично та « максимальна швидкість, яку можна надійно підтримувати. Передача збільшує вхідну швидкість обертання колони з с штанг з приблизно 500об/хв. до 3000-3500об/хв., які необхідні для роботи занурюваного насоса, прикріпленого . до нижнього вихідного кінця передачі (див фіг.1). Текуче середовище, що має видобуватися, надходить до и?» вхідного отвору відцентрового насоса, тече догори через ступені насоса і далі по трубі, в обхід передачі, надходить на поверхню.
РВН в принципі подібний до звичайних сільськогосподарських занурюваних насосів, рух яким також ї5» надається від наземного двигуна, що обертає вал, який іде вниз до багатоступеневого глибинного насоса. В сільському господарстві глибинна передача не використовується, оскільки двигун, вал і насос обертаються з бо деякою швидкістю порядку 1600об/хв. Така висока швидкість обертання агрегату стає можливою завдяки - стабілізуючим підшипникам, розміщеним всередині ряду труб з інтервалом в 3,048м (10 футів), що практично неможливо для значно більш глибоких нафтових свердловин. со Маючи швидкість, що не перевищує 1600об/хв., сільськогосподарський насос здатен розвинути достатній с напір на ступінь, щоб піднімати воду на кілька сотень футів, завдяки використанню насоса великого діаметра, що можливо через великий діаметр водяних свердловин (напір або тиск, що розвиваються на кожному ступені, пропорційний діаметру насоса). Оскільки для нафтових свердловин типове значення внутрішнього діаметра ов складає від 0,1524м до 0,2032м (від 6 до 8 дюймів), і нафтові свердловини зазвичай набагато глибші водяних, то для ЕЗН типове значення швидкості обертання знаходиться в діапазоні 3000-3500об/хв., щоб створювати
Ф) достатній напір на ступінь і звести кількість ступенів до здійснюваного числа (напір на ступінь пропорційний ка також квадрату швидкості обертання). Навіть при таких високих обертах ЕЗН часто мають більше 200 ступенів, аби здійснювати підйом текучого середовища з глибини в кілька тисяч футів. во Даний винахід покликаний вирішити проблему створення високопродуктивної і одночасно недорогої в обслуговуванні системи, яка втілює кращі риси відомих видів подібних установок.
Існує невелика кількість запатентованих і численна кількість незапатентованих пристроїв у тій сфері, де докладаються зусилля винахідників створення надійної високопродуктивної насосної системи для глибоких свердловин. До цих пір найбільш поширеним підходом є використання глибинного насоса з позитивним 65 Зміщенням, рух якому надається рядом тяг, обертальний або зворотно-поступальний рух яких забезпечується за рахунок наземної силової установки.
Патент Ортіза Мо3 891 031 спеціально призначений для глибоких свердловин | ущільнення в обсадних трубах, яке дозволило б цим трубам стати частиною подаючої системи
Патент Джастіза Мо4 291 588 пропонує систему для виснажених свердловин, що мають буровий діаметр порядку 0,1016 метрів (4 дюймів). Цей спеціальний патент відноситься до знижувальної передачі, що розташована між електродвигуном і насосом з позитивним зміщенням. Припускається, що решта складових частин висхідного застосування відносяться до системи в цілому.
Патент Гаррісона Мо4 108 023 відноситься до знижувальної передачі для використання в буровій установці, де буровий шлам може обтікати передачу, аби змазувати бур, не потрапляючи в саму систему. 70 Патент Уебера Мо5 209 294 є характерним для потоково-камерного насоса Однак, такі насоси працюють на швидкостях від З00 до 120О0об/хв., і їх продуктивність не оптимальна при застосуванні в глибоких свердловинах
Подібний насос показано в патенті Камерона Мо5 275 238, хоча по своїй суті цей патент призначений для інших предметів, ніж насос сам по собі.
Встановлена також наявність деяких високопродуктивних застосувань у галузі сільського господарства, в /5 яких розвивається швидкість від 1200 до 16бО0об/хв. і які зазвичай укомплектовані турбонасосом. Однак, на відміну від даного винаходу, ці системи вимагають, щоб привідний вал, який іде до насоса, було закладено у підшипники, що встановлені між обсадною колоною і привідним валом, з метою уникнення пошкоджень привідного валу під час роботи.
Як стане зрозумілим з поданого нижче опису варіанту здійснення даного винаходу, якому віддається перевага, жодні зусилля винахідників, здійснені раніше, не дали прийнятних рішень вистражданих експлуатаційниками практичних проблем, що стосуються високопродуктивних глибоких свердловин.
Короткий виклад суті винаходу.
Даний винахід призначено для вирішення проблеми ефективності видобутку, суттєво більш складної у випадку глибоких нафтових свердловин, шляхом новаторської насосної системи, яка у середовищі глибокої сч ов нафтової свердловини дозволяє використовувати високопродуктивні насоси, такі, як багатоступеневий відцентровий насос, і позбавлена недоліків інших систем, що використовуються в даний час. і)
Відповідно було винайдено засіб для застосування редуктора нової конструкції, що надає рух віддентровому насосу. Іноді цей засіб зветься тут просто Редукторною Відцентровою Насосною (РВН) системою. Як нижче буде показано детально, РВН-система є системою штучного підйому рідини, головне завдання якої - повторити со зо досягнення ЕЗН без використання дорогого і складного в експлуатації занурюваного двигуна.
Ціллю даного винаходу є забезпечення розроблювачів глибоких свердловин такою насосною системою, яка со дозволила б збільшити видобуток, не викликаючи при цьому значного збільшення витрат. «-
Іншою ціллю даного винаходу є створення насосної системи, яка дозволяє використовувати високошвидкісні відцентрові насоси в середовищі глибокої свердловини без супутніх високих витрат, так чи інакше пов'язаних з со з5 експлуатацією глибинних занурюваних електродвигунів. «г
Ще однією ціллю даного винаходу є забезпечення роботи насоса без необхідності підтримувати ряд тяг за допомогою спеціальних підшипників, одночасно підтримуючи високий ступінь надійності всієї системи.
Ще одна ціль даного винаходу полягає в тому, щоб забезпечити розроблювачів глибоких свердловин ефективною системою видобутку, для якої характерні як високі обсяги, так і низькі витрати на обслуговування, « і таким чином зробити подібні свердловини більш економічними, а отже, більш продуктивними. з с Згадані вище, а також інші цілі та переваги даного винаходу, стануть очевидними з детального опису
Й варіанту його здійснення, якому віддається перевага, з посиланнями на креслення, на яких: и? фігура 1 подає вигляд збоку глибокої свердловини, частково поданої в розрізі | по частинах, для
Ілюстрації насосної системи згідно з даним винаходом в типовому оточуючому середовищі, фігура 2 подає вигляд збоку приводного агрегату, встановленого у верхній частині свердловини для ї5» обертання колони штанг, фігура З ілюструє одну з кількох підвищувальних передач, які можуть бути використані в системі згідно з со даним винаходом, - фігура 4 подає вигляд у розрізі частини 4-4 фіг.3, що ілюструє певні особливості системи, фігура 5 подає вигляд у розрізі частини 5-5 фіг.3, со фігура 6 подає перетин частини передачі, вздовж лінії 6-6 на фіг.З, с фігура 7 є наочним зображенням того, який вигляд мав би перетин фіг.б, якби зубчату пару, показану на фіг.б, було замінено планетарною передачею.
Детальний опис варіанту здійснення винаходу, якому віддається перевага з посиланням на креслення, вв Починаючи з фіг, високопродуктивна насосна система для глибоких свердловин, сконструйована у відповідності до цього винаходу, показана під номером 10 в типовому середовищі глибокої свердловини.
Ф) Систему 10 зібрано з кількох частин, включно з високопродуктивним відцентровим насосом 12. Згідно з ка винаходом, за насос 12 вибрано саме багатоступеневий насос, через його здатність викачувати відносно великий об'єм текучого середовища під значним головним тиском, який є звичайним явищем в умовах глибокої бо свердловини.
Перевага від використання багатоступеневого відцентрового насоса або будь-якої іншої подібної конструкції полягає в тому, що він є високопродуктивним відкачуючим пристроєм. Однак, для того, аби викачувати стільки, на скільки здатен пристрій, сучасним насосам подібного виду необхідно мати робочу швидкість до 3500 обертів за хвилину тоді, як наземні силові установки, подібні до показаної під номером 14, здатні ефективно працювати вб на обертах порядку 5О0Ооб/хв.
Щоб передавати насосу зусилля, яке необхідне для його ефективної роботи, в межах промислового підходу в свердловину опускають високошвидкісний електродвигун, який або з'єднаний з насосом, або знаходиться в безпосередній близькості від нього, а електроенергію до двигуна подають від джерела, що знаходиться на поверхні.
Для такої конструкції характерною є непомірно висока початкова ціна і, відповідно, висока вартість обслуговування, що ніяк не поєднується з коливаннями ринку і зводить нанівець вигоду, яку приносить використання високопродуктивних насосів.
Недоліки систем, подібних до згаданих вище електрозанурюваних насосних (ЕЗН) систем, підкреслюючи необхідність пошуку шляхів використання високопродуктивних насосів в глибоких свердловинах, призвели до 7/0 створення цього винаходу, який передбачає використання відносно недорогого і дуже доступного, простого в обслуговуванні, наземного привідного агрегату 14 загальновідомої конструкції, який встановлюють у верхній частині свердловини Н. Наземний привідний агрегат 14, який може використовувати будь-яке наявне підходяще джерело енергії, потрібен для обертання колони 21 штанг, яка йде вниз по обсадній колоні 23, де в кінці з'єднується з одним із редукторів, що входять до складу передачі 25, яка служить для надання руху насосові 12.
Згідно з кресленням, колона 21 штанг міститься в трубчастому елементі 24 з причин, що стануть більш зрозумілими при подальшому обговоренні.
Однак, намагання розкрутити насос з поверхні до необхідних швидкостей натикається на нові проблеми.
Зокрема, обертовий момент, прикладений до колони 21 штанг, яка звичайно виконана у вигляді послідовності секцій, що є або твердими стержнями, або трубками, скріпленими між собою, наприклад, за допомогою 2о зварювання або іншим загальновідомим способом, призводить до виникнення руйнівних сил, які У разі, коли оберти перевищують 1000об/хв, здатні швидко зробити непридатною таку колону.
В звичайному випадку елементи колони штанг не є динамічно збалансованими, і обертання з відносно високою швидкістю неминуче викликає вібрацію. Амплітуда вібрації може легко досягти тієї величини, при якій деталі колони штанг, розміщеної всередині обсадної колони, стикаються з елементами цієї труби, що погрожує сч ов руйнуванням обох конструкцій. Більш того, обертовий момент, прикладений до колони штанг росте зі збільшенням її довжини внаслідок чого виникає небезпека руйнування при крутінні. і)
Даний винахід вирішує цю дилему за допомогою передачі 25, яка розташована між привідним агрегатом 14 і насосом 12. Передачу 25 переважно встановлюють безпосередньо біля насоса 12, її можна навіть прикріпити до його корпуса, щоб колона 21 штанг зазнавала мінімального впливу обертання, яке передається їй привідним со зо агрегатом, і забезпечувала 6 збільшення обертів у відношенні 1:3 і більше.
З посиланням, зокрема, на фіг 2, аби уникнути небезпеки пошкодження колони 21 штанг, в привідному со агрегаті 14, як показано, використовують двигун, що може обертатися з будь-якою швидкістю, достатньою, аби «- передати зусилля, яке необхідне для обертання ряду тяг. Привідний агрегат 14 знижує оберти двигуна (звичайно 1600об/хв.) до тієї величини, при якій можливе тривале обертання ряду тяг, близько 5О00об/хв. со
Як показано, частина колони штанг проходить через корпус 32 сальника і виступає над ним (34). Шків 36 «Е закріплено на кінці 34 колони штанг і зв'язано ременями 38 з електродвигуном 30, який також має шків 40, встановлений на його ведучому валу 43. Хоча для цієї мети може служити і редукторний привод, використання ременів дає певний демпферний ефект, що дозволяє продовжити життя системи.
Шківи 36 і 40 мають такі розміри, щоб відбувалося зменшення швидкості, для цього ефективний діаметр « шківа 36 виконують більшим діаметра шківа 40. В даному випадку виконана редукція 2,5 до 1, щоб колону штанг пла) с можна було обертати з безпечною швидкістю порядку 50О0об/хв. . Для досягнення максимальної ефективності насоса, зануреного в свердловину, передача 25 повинна и? збільшувати швидкість колони штанг у кілька разів. Щоб досягти цього, як показано на фіг.3, 4, 5 та 6, використовують підвищувальну передачу, прикладом якої може бути зубчата пара, показана на фіг.3.
Передача 25, до складу якої входить корпус 45, закріплений на трубі 24, нерухомо підвішена на цій трубі ї5» всередині свердловини. Таким чином, корпус є пружним елементом, від якого можуть відштовхуватися робочі елементи всередині корпуса. Точніше, передача використовує набір зубчатих пар 47. Рух редуктору С надається бо за допомогою одного або кількох шарнірів 49 постійної швидкості загальновідомої конструкції, аби забезпечити - плавну і постійну (рівномірну) передачу енергії від колони 21 штанг. В подальшому цілісність системи 5о підсилюється за рахунок муфти 52 безпеки, встановленої на колоні 21 штанг прямо над передачею, і со підшипником 54 безпосередньо під муфтою безпеки. Така конструкція забезпечує правильне центрування с передачі і стримує наслідки дисбалансу в ряду тяг, які могли б сприяти вібрації.
Хоча на кресленнях показано пристрій типу зубчатої пари, необхідно визнати, що в даному винаході з тим же успіхом може бути застосована планетарна система, подібна до наведеної на фіг.7, і що дійсно така система дв Могла б позбавити від необхідності використовувати шарніри 49 постійної швидкості. В цьому випадку рух центральної шестерні 5 надається набором планетарних шестерень Ро та кільцевою шестернею К. Відповідно
Ф) до основної ідеї даного винаходу кільцева шестерня має бути нерухомою, а планетарний пристрій повинен ка обертатися і обертати центральну шестерню, аби збільшити оберти до величини, необхідної для оптимального виходу насоса.
Claims (8)
1. Система видобутку текучого середовища, переважно для видобутку нафти і води з глибоких підземних де родовищ, яка містить обсадну колону, що проходить з поверхні над родовищем до самого родовища, високопродуктивний насос, занурений у зазначене родовище і розташований в обсадній колоні, і джерело енергії, що створює обертальний рух, розміщене на поверхні над родовищем, яка відрізняється тим, що вона оснащена засобом передачі енергії, розміщеним в обсадній колоні і таким, що включає підвищувальний редуктор, приєднаний до насоса для передачі йому високошвидкісної енергії обертання, і колону штанг, що з'єднує між собою джерело енергії та редуктор для надання йому обертального руху.
2. Система видобутку текучого середовища за п. 1, яка відрізняється тим, що високопродуктивний насос являє собою відцентровий насос.
3. Система видобутку текучого середовища за п. 1 або 2, яка відрізняється тим, що редуктор складається з великого зубчастого колеса, малого зубчастого колеса, зачепленого з великим зубчастим колесом, і велике і /о мале зубчасті колеса разом утворюють зубчасту пару, встановлену на підшипниках у корпусі, розташованому усередині обсадної колони між насосом і джерелом енергії.
4. Система видобутку текучого середовища за п. 1 або 2, яка відрізняється тим, що редуктором є планетарний редуктор, встановлений на підшипниках у корпусі, розташованому усередині обсадної колони між насосом і джерелом енергії.
5. Система видобутку текучого середовища за п. 1, яка відрізняється тим, що має трубчастий елемент, усередині якого розташована колона штанг і підшипники, вставлені між колоною штанг і трубчастим елементом для забезпечення підшипникової опори для колони штанг.
б. Система видобутку текучого середовища за п. З або 4, яка відрізняється тим, що корпус редуктора і насос з'єднані між собою.
7. Система видобутку текучого середовища за п. 2, яка відрізняється тим, що віддентровий насос функціонує на оптимальній швидкості понад 3000 об/хв.
8. Система видобутку текучого середовища за п. 1, яка відрізняється тим, що вона виконана здатною здійснювати видобуток текучого середовища з підземного родовища, що залягає на глибині більше 304,8 м. с щі 6) (ее) (ее) «- (ее) «
- . и? щ» (ее) - (ее) ІЧ е) іме) 60 б5
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US08/498,376 US5573063A (en) | 1995-07-05 | 1995-07-05 | Deep well pumping apparatus |
PCT/US1996/011358 WO1997002403A1 (en) | 1995-07-05 | 1996-07-01 | Improvements in deep well pumping apparatus |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
UA48188C2 true UA48188C2 (uk) | 2002-08-15 |
Family
ID=23980828
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
UA98020612A UA48188C2 (uk) | 1995-07-05 | 1996-01-07 | Система видобутку текучого середовища, переважно для видобутку нафти і води з глибоких підземних родовищ |
Country Status (13)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5573063A (uk) |
EP (1) | EP0840835B1 (uk) |
CN (1) | CN1080364C (uk) |
AR (1) | AR002766A1 (uk) |
AT (1) | ATE253684T1 (uk) |
CA (1) | CA2226120C (uk) |
DE (1) | DE69630605T2 (uk) |
DZ (1) | DZ2063A1 (uk) |
MX (1) | MX9800086A (uk) |
RO (1) | RO117035B1 (uk) |
RU (1) | RU2156379C2 (uk) |
UA (1) | UA48188C2 (uk) |
WO (1) | WO1997002403A1 (uk) |
Families Citing this family (27)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5749416A (en) * | 1995-04-10 | 1998-05-12 | Mono Pumps Limited | Downhole pump drive head assembly |
US5960886A (en) * | 1997-01-30 | 1999-10-05 | Weatherford International, Inc. | Deep well pumping apparatus |
WO1998042945A1 (en) * | 1997-03-24 | 1998-10-01 | C-Fer Technologies Inc. | Rotary drive shaft for downhole pump |
DE19715278C2 (de) | 1997-04-12 | 1999-04-01 | Franz Morat Kg Elektro Feinmec | Getriebeeinheit |
US6054276A (en) * | 1998-02-23 | 2000-04-25 | Macevicz; Stephen C. | DNA restriction site mapping |
US6102828A (en) | 1998-06-03 | 2000-08-15 | Halliburton Energy Services, Inc. | Electrohydraulic control unit |
US6117036A (en) * | 1999-07-29 | 2000-09-12 | New Venture Gear, Inc. | Split helical planetary gear assembly |
US6592490B2 (en) * | 2001-05-02 | 2003-07-15 | Baker Hughes Incorporated | Well pump gear box hydrodynamic washer |
US20050047944A1 (en) * | 2003-08-26 | 2005-03-03 | Howard William F. | Surface driven well pump |
US7044215B2 (en) * | 2004-05-28 | 2006-05-16 | New Horizon Exploration, Inc. | Apparatus and method for driving submerged pumps |
US20060056991A1 (en) * | 2004-09-10 | 2006-03-16 | Andy Lee | Transmission device for an air compressor |
CA2511371C (en) * | 2005-06-29 | 2019-04-30 | Pradeep Dass | Method of running a down hole rotary pump |
US8118089B2 (en) * | 2009-06-19 | 2012-02-21 | Harrier Technologies, Inc. | Down hole delivery system |
US8356634B2 (en) | 2009-07-21 | 2013-01-22 | Piranha Hose Products | System for controlling elongation of a conduit within which flowable material is conveyed |
GB2482861B (en) | 2010-07-30 | 2014-12-17 | Hivis Pumps As | Pump/motor assembly |
US8960273B2 (en) | 2011-10-27 | 2015-02-24 | Oilfield Equipment Development Center Limited | Artificial lift system for well production |
US9702232B2 (en) | 2013-03-14 | 2017-07-11 | Oilfield Equipment Development Center Limited | Rod driven centrifugal pumping system for adverse well production |
US20140290966A1 (en) * | 2013-03-27 | 2014-10-02 | William Bruce Morrow | Torsional Restraints For Downhole Transmissions |
CN105649576B (zh) * | 2014-11-10 | 2018-09-04 | 中国石油天然气股份有限公司 | 采油机构及具有其的采油系统 |
US20160341281A1 (en) * | 2015-05-18 | 2016-11-24 | Onesubsea Ip Uk Limited | Subsea gear train system |
WO2017143459A1 (en) * | 2016-02-25 | 2017-08-31 | Advancing Pump Technology Corp. | Electric motor and rod-driven rotary gear pumps |
US10962015B2 (en) * | 2016-04-25 | 2021-03-30 | Saudi Arabian Oil Company | Methods and apparatus for providing ESP stage sequential engagement |
RU171446U1 (ru) * | 2016-07-06 | 2017-06-01 | Общество с ограниченной ответственностью "ТатОйлПром" | Горизонтальная лопастная многоступенчатая насосная установка для перекачки жидкости |
RU176375U1 (ru) * | 2017-03-03 | 2018-01-17 | Общество с ограниченной ответственностью "ТатОйлПром" | Горизонтальная лопастная многоступенчатая насосная установка для перекачки жидкости |
US10428628B2 (en) | 2017-05-19 | 2019-10-01 | Dalmation Hunter Holdings Ltd. | Surface-driven pumping system and method for recovering a fluid from a subsurface hydrocarbon deposit |
RU2746292C2 (ru) * | 2018-08-22 | 2021-04-12 | Ахсян Аглямович Фасхутдинов | Установка электропогружного шестеренного насоса |
CA3149301A1 (en) * | 2019-08-01 | 2021-02-04 | Chevron U.S.A. Inc. | Artificial lift systems utilizing high speed centralizers |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2157728A (en) * | 1937-11-22 | 1939-05-09 | Internat Derrick & Equipment C | Speed-up and speed-down for rotaries |
US3677665A (en) * | 1971-05-07 | 1972-07-18 | Husky Oil Ltd | Submersible pump assembly |
US3734637A (en) * | 1971-05-13 | 1973-05-22 | Sundstrand Corp | Centrifugal pump |
US3891031A (en) | 1974-02-04 | 1975-06-24 | Carlos Mayer Ortiz | Sealing means for deep-well |
SE7603757L (sv) | 1975-04-16 | 1976-10-17 | Empire Oil Tool Co | Vexelsystem |
US4291588A (en) | 1976-12-06 | 1981-09-29 | Camact Pump Corp. | Transmission |
US4066123A (en) * | 1976-12-23 | 1978-01-03 | Standard Oil Company (Indiana) | Hydraulic pumping unit with a variable speed triplex pump |
US4475872A (en) * | 1982-09-28 | 1984-10-09 | Robbins & Myers, Inc. | Water pump and gear box therefor |
US4928771A (en) * | 1989-07-25 | 1990-05-29 | Baker Hughes Incorporated | Cable suspended pumping system |
GB2237312B (en) | 1989-10-28 | 1993-04-14 | Antony Duncan Cameron | Downhole pump assembly |
CA2049502C (en) | 1991-08-19 | 1994-03-29 | James L. Weber | Rotor placer for progressive cavity pump |
FR2696792B1 (fr) * | 1992-10-13 | 1994-12-09 | Inst Francais Du Petrole | Système de pompage comportant une pompe volumétrique à grand débit. |
CA2100433C (en) * | 1993-07-13 | 1999-05-04 | Robert A. R. Mills | Drive head for rotary down hole pump |
-
1995
- 1995-07-05 US US08/498,376 patent/US5573063A/en not_active Expired - Lifetime
-
1996
- 1996-01-07 UA UA98020612A patent/UA48188C2/uk unknown
- 1996-07-01 CN CN96196750A patent/CN1080364C/zh not_active Expired - Lifetime
- 1996-07-01 CA CA002226120A patent/CA2226120C/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-07-01 RO RO98-00004A patent/RO117035B1/ro unknown
- 1996-07-01 DE DE69630605T patent/DE69630605T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1996-07-01 EP EP96923681A patent/EP0840835B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-07-01 AT AT96923681T patent/ATE253684T1/de not_active IP Right Cessation
- 1996-07-01 WO PCT/US1996/011358 patent/WO1997002403A1/en active IP Right Grant
- 1996-07-01 RU RU98101906/06A patent/RU2156379C2/ru active
- 1996-07-03 DZ DZ960107A patent/DZ2063A1/fr active
- 1996-07-05 AR ARP960103472A patent/AR002766A1/es unknown
-
1998
- 1998-01-07 MX MX9800086A patent/MX9800086A/es unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN1080364C (zh) | 2002-03-06 |
MX9800086A (es) | 1998-11-30 |
EP0840835B1 (en) | 2003-11-05 |
CA2226120C (en) | 2004-10-05 |
RU2156379C2 (ru) | 2000-09-20 |
CA2226120A1 (en) | 1997-01-23 |
EP0840835A1 (en) | 1998-05-13 |
DE69630605D1 (de) | 2003-12-11 |
DE69630605T2 (de) | 2004-09-23 |
US5573063A (en) | 1996-11-12 |
AR002766A1 (es) | 1998-04-29 |
CN1195388A (zh) | 1998-10-07 |
EP0840835A4 (en) | 2000-01-19 |
RO117035B1 (ro) | 2001-09-28 |
DZ2063A1 (fr) | 2002-10-22 |
WO1997002403A1 (en) | 1997-01-23 |
ATE253684T1 (de) | 2003-11-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
UA48188C2 (uk) | Система видобутку текучого середовища, переважно для видобутку нафти і води з глибоких підземних родовищ | |
US5960886A (en) | Deep well pumping apparatus | |
RU2606196C2 (ru) | Насос и секция насоса | |
US5201848A (en) | Deep well electrical submersible pump with uplift generating impeller means | |
US6412562B1 (en) | Electrical submersible pumps in the riser section of subsea well flowline | |
US20110005744A1 (en) | Flow control system having an isolation device for preventing gas interference during downhole liquid removal operations | |
CA2877392C (en) | Gas restrictor for a horizontally oriented submersible well pump | |
US20050175476A1 (en) | Gas well liquid recovery | |
US11359472B2 (en) | Balancing axial thrust in submersible well pumps | |
US11326607B2 (en) | Balancing axial thrust in submersible well pumps | |
CN1602387A (zh) | 井下油井泵 | |
US8638004B2 (en) | Apparatus and method for producing electric power from injection of water into a downhole formation | |
WO2019055295A1 (en) | CONFIGURATION OF ELECTRIC SUBMERSIBLE PUMP | |
CA2956837C (en) | Abrasion-resistant thrust ring for use with a downhole electrical submersible pump | |
Wittrisch et al. | Progressing cavity pumps: oil well production artificial lift | |
WO2015134949A1 (en) | Downhole gas separator apparatus | |
CN105074121B (zh) | 具有用于提取碳氢化合物的底部安装的螺杆电机的人工升降系统 | |
WO2019231454A1 (en) | Diffuser assembly for upward, downward and radial pump protection | |
US20050047944A1 (en) | Surface driven well pump | |
Goswami et al. | Artificial lift to boost oil production | |
SA96170332B1 (ar) | جهاز ضخ يستخدم في بئر عميق | |
RU2065997C1 (ru) | Скважинный штанговый насос |