ПОГРУЖНАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА

ПОГРУЖНАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА


RU (11) 2249726 (13) C2

(51) 7 F04C2/107, F04B47/00 

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

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

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2003108152/06 
(22) Дата подачи заявки: 2003.03.24 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2003.03.24 
(43) Дата публикации заявки: 2004.10.20 
(45) Опубликовано: 2005.04.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2170367 C1, 10.07.2001. RU 2059112 C1, 27.04.1996. RU 2123137 C1, 10.12.1998. EP 0100627 A1, 15.02.1984. JP 60156989 A, 17.08.1985. 
(72) Автор(ы): Брот А.Р. (RU); Виноградов Д.Г. (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Брот Александр Робертович (RU) 
Адрес для переписки: 450096, г.Уфа, п/о 96, а/я 10, А.Р. Броту 

(54) ПОГРУЖНАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА

Погружная насосная установка предназначена для использования в нефтегазодобывающей промышленности и может быть использована, например, как в качестве водоподъемной установки, так и для подъема пластовых жидкостей при эксплуатации и освоении скважин. Установка содержит вращательную и лифтовую колонны и многозаходный винтовой насос, обойма которого закреплена на лифтовой колонне. Винтовая поверхность многозаходного героторного механизма винтового насоса выполнена с кинематическим отношением i от 2/ 3 до 11/12 и с отношением шага к среднему диаметру винтовой поверхности в диапазоне от 6 до 12. Повышается КПД и долговечность работы установки. 4 ил.






ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может использоваться, например, как в качестве водоподъемной установки, так и для подъема пластовых жидкостей при эксплуатации и освоении скважин.

Известна погружная насосная установка, содержащая колонну насосных труб, закрепленный в полости колонны винтовой насос, включающий винт и обойму, подключенный к двигателю через редуктор (RU №2059112 С1, 27.04.1996, F 04 B 47/02).

Недостатком данного изобретения является низкий КПД и недолговечность установки.

Известна погружная насосная установка, содержащая вращательную и лифтовую колонны и многозаходный винтовой насос, обойма которого закреплена на лифтовой колонне труб, а винт, проходящий внутри обоймы, закреплен на вращательной колонне труб, а винтовая поверхность многозаходного героторного механизма выполнена с отношением шага к среднему диаметру винтовой поверхности Т шаг/Дср от 3,5 до 6, с кинематическим отношением i от до , при частоте вращения колонны не более 200 об/мин (RU 2170367 С1, 10.07.2001, F 04 B 47/00).

Недостатком данного изобретения, является недостаточно высокая долговечность и недостаточно высокий КПД.

Технической задачей, решаемой данным изобретением, является повышение подачи установки без увеличения частоты вращения, повышение объемного КПД установки и повышение долговечности работы насоса.

Данная техническая задача решается за счет увеличения рабочего объема винтового насоса, без увеличения наружного диаметра, снижения контактного давления в паре винт-обойма, путем увеличения отношения шага к среднему диаметру винтовой поверхности.

Технический эффект заключается в увеличении подачи винтового насоса без увеличения его наружного диаметра, что в условиях скважин, имеющих малые диаметры, появляется возможность повысить отбор пластовой жидкости и, тем самым, увеличить эффективность эксплуатации месторождений, кроме того снижение контактного давления позволяет снизить износ рабочих органов и, тем самым, повысить долговечность работы насоса.

Достигается это тем, что в погружной насосной установке, содержащей вращательную и лифтовую колонны, многозаходный винтовой насос, обойма которого закреплена на лифтовой колонне, причем винтовая поверхность многозаходного героторного механизма винтового насоса выполнена с кинематическим отношением i от до , согласно изобретению, винтовая поверхность многозаходного героторного механизма винтового насоса выполнена с отношением шага к среднему диаметру винтовой поверхности в диапазоне от 6 до 12.

Выполнение винтовой поверхности многозаходного героторного механизма с отношением шага к среднему диаметру винтовой поверхности Тшаг /Дср в диапазоне Ст=6-12 позволяет уменьшить износ рабочих органов, за счет снижения контактного давления в паре винт-обойма, кроме того позволяет увеличить рабочий объем насоса при постоянном наружном диаметре. В заявленном диапазоне Ст=6-12 при работе установки происходит снижение частоты вращения вращательной колонны, что определяет снижение потерь давления, развиваемого насосом, на трение жидкости в кольцевом пространстве, между лифтовой и вращательной колоннами, так как вследствие своей протяженности (до 2000 м) от приема насоса до выходной линии поверхностного оборудования установки, данные потери имеют значительную величину. Данное снижение потерь на трение приводит к уменьшению перепада давления в камерах насоса, уменьшению утечек в насосе и соответственно увеличению объемного КПД.

Наибольшая величина Ст=12 лимитируется длиной контактной линии, при дальнейшем увеличении которой не происходит значительного изменения контактного давления, причем при Ст более 12 значительно возрастают требования к точности изготовления рабочих органов и усложняется технологический процесс.

Диапазон Ст=6-12 соответствует углу подъема винтовой линии зуба винта по среднему диаметру =28°-14°, причем =аrctg(/С т), что подтверждается графиком, приведенным на фиг.2. 

На фиг.1 представлена погружная насосная установка.

На фиг.2 показан график зависимости угла подъема винтовой линии по среднему диаметру зуба винта от параметра Ст - отношение шага к среднему диаметру винтовой поверхности.

На фиг.3 показан график зависимости V0в/V0 - отношение рабочих объемов насоса от параметра С т - отношение шага к среднему диаметру винтовой поверхности. 

На фиг.4 показан график зависимости относительного контактного давления в рабочих органах от параметра Ст - отношение шага к среднему диаметру винтовой поверхности.

На фиг.1 представлена погружная насосная установка, которая содержит: 1 - полированный шток; 2 - клиноременную передачу; 3 - электродвигатель; 4 - редуктор; 5 - лифтовую колонну труб; 6 - вращательную колонну; 7 - винтовой насос; 8 - винт винтового насоса; 9 - обойму винтового насоса. Погружная насосная установка состоит из поверхностного оборудования, включающего электродвигатель 3, связанный через ременную передачу 2 с редуктором 4, с помощью которых осуществляется вращение винта винтового насоса.

Скважинное оборудование состоит из лифтовой колонны 5, к которой подвешивается обойма 9 винтового насоса, вращательной колонны 6, которая крепится верхним концом к полированному штоку 1, а на нижнем конце штока установлен винт 8 винтового насоса, колонна 6 предназначена для передачи вращения от поверхностного оборудования к винту насоса. 

Винтовой насос 7 состоит из обоймы 9 и винта 8, винтовые поверхности которого выполнены в виде многозаходного героторного механизма с кинематическим отношением до , а отношение шага к среднему диаметру винтовой поверхности находится в пределах от 6 до 12, причем угол подъема винтовой линии зуба винта выполнен от 28° до 14°.

Установка работает следующим образом.

При включении электродвигателя 3 вращение передается через редуктор 4, вращательную колонну 6 к винту 8 погружного насоса 7.

При вращении винта 8 непрерывно открываются и закрываются полости, образованные винтом 8 и обоймой 9 винтового насоса. При этом сумма заполняемых жидкостью выходных площадей поперечного сечения винта остается постоянной и поток жидкости всегда непрерывен и пропорционален частоте вращения винта.

При неизменной частоте вращения, при выполнении условия отношение шага к среднему диаметру винтовой поверхности Ст=6-12, значительно увеличивается рабочий объем насоса, что проиллюстрировано рабочим графиком, приведенным на фиг.3.

Установление верхнего предела данного отношения лимитируется длиной контактной линии, при дальнейшем увеличении которой значительно возрастают требования к точности изготовления винтовых поверхностей рабочих органов насоса и становится технологически сложно выдержать геометрические параметры. На фиг.2 показана зависимость угла подъема винтовой линии зуба винта по среднему диаметру, причем диапазон С т=6-12 и соответствует углу от 28° до 14°, причем угол =arctg(/C т).

Диапазон Ст=6-12 позволяет снизить контактное давление в рабочих органах, как показано на графике, приведенном на фиг.4, что приводит к уменьшению износа в паре винт-обойма и в конечном итоге повышает их долговечность, из графика видно, что дальнейшее увеличение Ст нецелесообразно, т.к. кривая выполаживается и изменения контактного давления становятся незначительны.

Предложенная погружная установка позволяет повысить рентабельность эксплуатации месторождений за счет увеличения отбора пластовой жидкости за счет увеличения подачи погружной насосной установки без увеличения наружного диаметра винтового насоса, что особенно важно в условиях скважин, имеющих малые диаметры.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


Погружная насосная установка, содержащая вращательную и лифтовую колонны и многозаходный винтовой насос, обойма которого закреплена на лифтовой колонне, причем винтовая поверхность многозаходного героторного механизма винтового насоса выполнена с кинематическим отношением i от 2/3 до 11/ 12, отличающаяся тем, что винтовая поверхность многозаходного героторного механизма винтового насоса выполнена с отношением шага к среднему диаметру винтовой поверхности в диапазоне от 6 до 12.






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