СКВАЖИННЫЙ ГИДРОПРИВОДНОЙ ВИНТОВОЙ НАСОСНЫЙ АГРЕГАТ

СКВАЖИННЫЙ ГИДРОПРИВОДНОЙ ВИНТОВОЙ НАСОСНЫЙ АГРЕГАТ


RU (11) 2241855 (13) C1

(51) 7 F04C2/107, F04C11/00 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 26.12.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 2003110808/06 
(22) Дата подачи заявки: 2003.04.16 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2003.04.16 
(45) Опубликовано: 2004.12.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: SU 521399 A, 31.01.1977. SU 449174 A, 16.09.1975. US 4764094 A, 16.08.1988. US 4580955 A, 16.08.1988. US 3999901 A, 28.12.1976. 
(72) Автор(ы): Балденко Д.Ф. (RU); Балденко Ф.Д. (RU) 
(73) Патентообладатель(и): ОАО НПО "Буровая техника" (RU) 
Адрес для переписки: 113114, Москва, ул. Летниковская, 9, ОАО НПО "Буровая техника" 

(54) СКВАЖИННЫЙ ГИДРОПРИВОДНОЙ ВИНТОВОЙ НАСОСНЫЙ АГРЕГАТИзобретение относится к нефтяной промышленности, а именно к технике добычи нефти из скважины. Агрегат включает установленные в корпусе, последовательно расположенные по оси винтовые героторные пары двигательной и насосной секций, роторы которых соединены между собой шарнирным устройством и установлены в статорах, камеры для подвода и отвода силовой и добываемой жидкостей, опорный узел и обратные клапаны на входе двигательной секции агрегата и клапан на входе насосной секции. Нарезки винтовых поверхностей статоров и роторов двигательной и насосной секций имеют одинаковое направление. В статоре и корпусе ниже верхнего торца статора выполнены боковые каналы с дросселями для отвода жидкости из насосной секции. Длина части насосной секции, находящейся выше боковых каналов статора и корпуса и сопряженной с подводящей камерой двигательной секции, имеет длину не менее шага винтовой поверхности статора насосной секции, Средние диаметры винтовых поверхностей двигательной и насосной секций выбираются из определенного соотношения. Повышается надежность работы агрегата и упрощается его конструкция. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.






ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к нефтяной промышленности, а именно, к технике добычи нефти из скважины.

Известны скважинные винтовые насосные агрегаты для добычи нефти с соосно расположенными насосом и гидродвигателем винтового героторного типа (см. книгу Балденко Д.Ф. и др. Винтовые забойные двигатели. - М.: Недра, 1999, с.366). Однако такие агрегаты гидравлически не уравновешены в осевом направлении.

Ближайшим техническим решением, выбранным за прототип, является погружной гидроприводной насосный агрегат, содержащий установленные в корпусе последовательно расположенные по оси винтовые героторные пары двигательной и насосной секций, роторы которых соединены между собой шарнирным устройством и установлены в статорах, камеры для подвода и отвода силовой и добываемой жидкостей, опорный узел и обратные клапаны на входе агрегата и входе насосной секции (см. а.с. №521399 СССР, МКл F 04 C 5/00, БИ №26, 1976).

Данное техническое решение, позволяет уравновесить осевые гидравлические силы, но оно конструктивно сложно и ненадежно в работе, т.к. известное устройство имеет четыре рабочих пары, что повышает стоимость изготовления, усложняет сборку и его ремонт.

Задача изобретения - повышение надежности работы агрегата и упрощение его конструкции.

Поставленная задача решается за счет того, что в скважинном гидроприводном насосном агрегате, состоящем из установленных в корпусе последовательно расположенных по оси винтовых героторных пары двигательной и насосной секций, роторы которых соединены между собой шарнирным устройством и установлены в статорах, камеры для подвода и отвода силовой и добываемой жидкостей, опорного узла и обратных клапанов на входе агрегата и входе насосной секции, нарезки винтовых поверхностей роторов и статоров двигательной и насосной секций имеют одинаковое направление, а в статоре и корпусе ниже верхнего торца статора выполнены боковые каналы для отвода жидкости из насосной секции, причем длина части насосной секции, находящейся выше боковых каналов статора и корпуса и сопряженной с подводящей камерой двигательной секции, имеет длину не менее шага винтовой поверхности статора насосной секции, при этом средние диаметры винтовых поверхностей двигательной и насосной секций выбираются из соотношения:



где Дд - средний диаметр винтовой поверхности двигательной секции;

Дн - средний диаметр винтовой поверхности насосной секции;

Рд - перепад давления в двигательной секции;

Рн - давление насоса. 

Кроме того, в боковых каналах статора и корпуса насосной секции установлены дроссели.

Сущность изобретения заключается в следующем. Благодаря признакам, указанным в формуле изобретения, предлагаемый насосный агрегат является гидравлически уравновешенным в осевом направлении, при этом значительно упрощается конструкция агрегата, т.к. исключается установка многосекционных двигательных и насосных винтовых пар, изменяются схемы подвода и отвода силовой жидкости в агрегат.

На фиг.1 представлена компоновка гидроприводного насосного агрегата в скважине, на фиг.2 - продольный разрез агрегата, на фиг.3 - поперечный разрез двигательной секции агрегата, на фиг.4 - поперечный разрез насосной секции агрегата.

Гидроприводной агрегат 1 сбрасывается (фиг.1) в колонну насосно-компрессорных труб (НКТ) 2, спущенных в скважину. Затрубное пространство (между обсадной колонной 3 и НКТ) и зона перфорации скважины разделены пакером 4.

Агрегат (фиг.2) состоит из корпуса 5, внутри которого расположена двигательная секция (статор 6 и ротор 7). Под двигательной секцией размещена насосная секция (статор 8 и ротор 9). Роторы 7 и 9 связаны между собой шарнирным соединением 10 или гибким валом.

Для подвески роторной группы агрегата и восприятия осевых усилий ротор 7 имеет хвостовик 11 с опорной пятой, а в корпусе установлен подпятник 12.

Для нормального функционирования агрегат имеет два обратных подпружиненных клапана: клапан 13 находится на приеме силовой жидкости (на входе двигательной секции агрегата), а клапан 14 - на приеме добываемой жидкости (на входе насосной секции).

Внутри агрегата расположен ряд каналов для движения жидкости: канал А - для подвода силовой жидкости на вход двигательной секции; канал Б - для отвода отработанной силовой жидкости; канал В - для подвода добываемой жидкости на вход насосной секции.

Для связи отводящей камеры насосной секции с отводящей камерой двигательной секции предусмотрен кольцевой канал Г между НКТ и корпусом агрегата. Для сообщения канала Г с затрубным пространством скважины в НКТ выполнены отверстия О.

Для отвода жидкости из насосной секции ниже верхнего торца его статора выполнены боковые каналы Е.

В верхней части агрегата смонтировано корпусное уплотнение 15 для герметизации кольцевого зазора Г между НКТ и корпусом агрегата, а в нижней части корпуса выполнено коническое посадочное седло с уплотнением 16, сопрягаемое с ответной опорной поверхностью низа НКТ 2.

Насосный агрегат работает следующим образом. Силовая жидкость, нагнетаемая с поверхности насосом, поступает в НКТ 2 и через обратный клапан 13 и канал А попадает в двигательную секцию, заставляя вращаться ротор 7, и далее по каналу Б и через отверстия О в НКТ выходит в затрубное пространство скважины.

Ротор 7 двигательной секции посредством шарнирного соединения 10 приводит в движение ротор 9 насосной секции. Добываемая жидкость через обратный клапан 14 и канал В поступает на вход насоса и далее, проходя по его винтовым рабочим камерам, поступает в нагнетательный канал Е и далее через отверстия О в НКТ выходит в затрубное пространство и поднимается на поверхность, смешиваясь с потоком силовой жидкости. 

Предлагаемый насосный агрегат является гидравлически уравновешенным в осевом направлении. Это достигается тем, что нарезки винтовых поверхностей роторов и статоров двигательной и насосной секций имеют одинаковые направления, а подвод силовой жидкости производится через камеру, расположенную между секциями.

Отвод жидкости из насосной секции осуществляется через расположенные ниже верхнего торца его статора боковые каналы Е в статоре и корпусе. Радиальный канал Е размещается таким образом, чтобы часть насосной секции выше канала Е имела длину не менее одного шага винтовой поверхности статора и превращалась тем самым в динамический сальник, разделяющий подводящую камеру двигательной секции от отводящей камеры насосной секции, препятствуя поступлению силовой жидкости из подводящей камеры в рабочие органы насосной секции.

Для повышения надежности пуска агрегата (двигательной секции) с целью создания гидравлического затвора на пути силовой жидкости в направлении насосной секции наряду с обратным клапаном 14 в боковых каналах Е установлены гидравлические сопротивления, например, дроссели 17.

Осевые гидравлические силы, возникающие в насосной и двигательной секциях, в данной схеме действуют в противоположных направлениях, уравновешивая друг друга.

Численные значения осевых сил от перепада давления в насосной (р н) и двигательной (р д) секциях соответственно выражаются следующим образом: 



где Sн, Sд - площади проекций контактных линий соответственно насоса и гидродигателя, пропорциональные квадрату средних диаметров (D) рабочих органов:



Перепады давления в рабочих органах насосной и двигательной секций агрегата вычисляются из условия, что эти секции имеют общую камеру высокого давления:



где pвx - давление на входе агрегата (в подводящей камере двигательной секции);

рвх.н - давление на входе насосной секции;

рвых - давление на выходе агрегата (в отводящей камере двигательной секции);

Рд - перепад давления в гидродвигателе. 

Давления на входе и выходе насоса зависят от глубины подвески (L) агрегата и динамического уровня скважины (Н)



где , см - плотности добываемой жидкости и смеси силовой и добываемой жидкостей.

Если пренебречь разностью плотностей и см, то согласно (3) перепад давления в насосной секции будет составлять сумму давлений насоса (Рн=gН) и гидродвигателя (Рд=р д):



В результате для полного уравновешивания осевых сил в роторной группе агрегата (Fн=Fд) необходимо выполнить условие:



Предлагаемая компоновка насосного агрегата обеспечивает уравновешивание осевых гидравлических сил его в роторной группе, что повышает долговечность агрегата и устраняет необходимость установки специальных упорных подшипников.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


1. Скважинный гидроприводной насосный агрегат, содержащий установленные в корпусе последовательно расположенные по оси винтовые героторные пары двигательной и насосной секций, роторы которых соединены между собой шарнирным устройством и установлены в статорах, камеры для подвода и отвода силовой и добываемой жидкостей, опорный узел и обратные клапаны на входе агрегата и входе насосной секции, отличающийся тем, что нарезки винтовых поверхностей роторов и статоров двигательной и насосной секций имеют одинаковое направление, а в статоре и корпусе ниже верхнего торца статора выполнены боковые каналы для отвода жидкости из насосной секции, причем длина части насосной секции, находящейся выше боковых каналов статора и корпуса и сопряженной с подводящей камерой двигательной секции, имеет длину не менее шага винтовой поверхности статора насосной секции, при этом средние диаметры винтовых поверхностей двигательной и насосной секций выбираются из соотношения



где Дд - средний диаметр винтовой поверхности двигательной секции;

Дн - средний диаметр винтовой поверхности насосной секции;

Рд - перепад давления в двигательной секции;

рн - давление насоса. 

2. Агрегат по п.1, отличающийся тем, что в боковых каналах статора и корпуса насосной секции установлены дроссели.








ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Насосы и компрессорное оборудование






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+центробежный -насос".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "насос" будут найдены слова "насосы", "насосом" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("насос!").



Рейтинг@Mail.ru