СКВАЖИННАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА

СКВАЖИННАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА


RU (11) 2123137 (13) C1

(51) 6 F04B47/02 

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

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

(21) Заявка: 96117901/06 
(22) Дата подачи заявки: 1996.09.06 
(45) Опубликовано: 1998.12.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2059112 A, 27.04.96. RU 2037662 A, 1995. SU 291048 A, 1971. SU 301428 A, 1971. US 2045552 A, 1933. SU 1701982 A1, 1991. SU 1514892 A, 1989. DE 1213742 A, 1966. 
(71) Заявитель(и): Уфимский государственный нефтяной технический университет 
(72) Автор(ы): Зубаиров С.Г.; Султанов Б.З. 
(73) Патентообладатель(и): Уфимский государственный нефтяной технический университет 

(54) СКВАЖИННАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА 

Установка предназначена для извлечения нефти из скважины. Установка включает колонну насосно-компрессорных труб, винтовой насос, колонну штанг, двухступенчатый редуктор с герметичным кожухом, манжетное уплотнение и опорный подшипник. Шпиндель насоса, закрепленный на колонне штанг, соединен с ведомым зубчатым колесом редуктора. На ведущем валу редуктора размещен подвижный блок шестерен, а на промежуточном валу размещены ведомые зубчатые колеса быстроходной и тихоходной ступеней, установленные с возможностью взаимодействия с одним из зубчатых венцов подвижного блока шестерен. Значительно повышается надежность и долговечность установки. 4 з.п. ф-лы, 1 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к нефтепромысловому оборудованию, а именно к насосному, применяемому для извлечения нефти из скважин.

Известна установка [1], содержащая погружной винтовой насос, насосно-компрессорные трубы, колонну штанг, выполняющую роль приводного вала ротора насоса, и наземный привод насоса, включающий двигатель, ременную передачу, редуктор с вертикальными валами, автономные узлы подвески колонны штанг и герметизации линии нагнетания. Недостатками такой установки является сложность и большая трудоемкость регулирования подачи насоса изменением частоты вращения ротора, которая достигается сменой шкивов ременной передачи, большие габариты наземного оборудования за счет применения ременной передачи и автономных узлов подвески колонны штанг и узла герметизации линии нагнетания, надежность и недолговечность ременной передачи, ненадежность узла герметизации.

Наиболее близким техническим решением является погружная насосная установка [2], содержащая колонну насосно-компрессорных труб, винтовой насос, колонну штанг, редуктор с герметичным кожухом, манжетное уплотнение и кольцевой фильтр, установленный между полостью редуктора и линией нагнетания, и опорный подшипник. Недостатками такой установки является большая трудоемкость регулирования производительности насоса, осуществляемая сменой шкивов ременной передачи, большие габариты ременной передачи, ненадежность системы герметизации и сложность ее ремонта или замены, ненадежность системы смазки, т. к. смазывающая способность откачиваемой жидкости, используемой в качестве смазки для редуктора, зависит от ее состава, и в первую очередь от содержания воды, большие габариты, невысокая грузоподъемность и сложность конструктивного обеспечения равномерного распределения нагрузки по рядам подшипника, большие нагрузки на колонну штанг, особенно в верхней части, складывающиеся от веса столба жидкости и собственного веса колонны, большие силы трения штанг о трубы в местах искривления скважин, растущие с увеличением глубины скважин.

Технической задачей, поставленной в настоящем изобретении, является расширение функциональных возможностей и повышение надежности и долговечности скважинной насосной установки.

Эта задача достигается тем, что в известной скважинной насосной установке, включающей колонну насосно-компрессорных труб, винтовой насос, колонну штанг, двухступенчатый редуктор с герметичным кожухом, монтажное уплотнение и опорный подшипник, шпиндель насоса, закрепленный на колонне штанг, соединен с ведомым зубчатым колесом редуктора, при этом на ведущем валу редуктора размещен подвижный блок шестерен, а на промежуточном валу размещены ведомые зубчатые колеса быстроходной и тихоходной ступеней, установленные с возможностью взаимодействия с одним из зубчатых венцов подвижного блока шестерен. Такое решение позволяет оперативно и с минимальными трудозатратами регулировать производительность насоса, а использование ведущей шестерни тихоходной ступени в качестве ведомого колеса быстроходной ступени позволяет уменьшить число зубчатых колес на промежуточном валу, а следовательно, длину валов и габариты редуктора в целом, уменьшить напряжение изгиба, прогибы и повороты концевых сечений валов, что повышает долговечность и надежность валов и подшипников. Установка снабжена, дополнительно к манжетному, щелевым уплотнением, образуемым внутренней поверхностью внутреннего прилива корпуса редуктора и шпинделем, и торцевым уплотнением, размещенным между буртом шпинделя и верхним торцом внутреннего прилива корпуса редуктора, который выполнен на уровне плоскости разъема редуктора, что позволило максимально увеличить длину щелевого уплотнения и облегчить доступ к манжетному уплотнению во время ремонта или замены его. Применение трех последовательно установленных уплотнений повышает надежность герметизации линии нагнетания и долговечность работы редуктора за счет исключения попадания откачиваемой жидкости во внутреннюю полость редуктора. Для соединения ведомого зубчатого колеса со шпинделем установка снабжена стяжным фланцем и двухпозиционным стяжным механизмом, с помощью которого обеспечивается подъем бурта шпинделя над верхним торцом внутреннего прилива корпуса редуктора на регламентированную величину (верхняя позиция) во время работы установки и посадка шпинделя буртом на торец прилива (нижняя позиция) во время ремонта манжетного уплотнения. Установка снабжена дискретно установленными на колонне штанг комплексами из радиально-упорных подшипников и компенсирующих муфт и соответственно дискретно установленными на насосно-компрессорных трубах упорами для радиально-упорных подшипников.

Такое исполнение позволяет снизить осевую нагрузку на упорный подшипник редуктора, уменьшить силы трения штанг о трубы, а следовательно, и износ, повысить надежность и долговечность колонны штанг за счет снижения напряжений растяжений.

На чертеже представлена скважинная насосная установка.

Скважинная насосная установка состоит из винтового насоса, включающего статор 1 и ротор 2, колонны насосно-компрессорных труб 3, колонны штанг 4, двигателя 5, редуктора, содержащего корпус 6 с внутренним приливом 7, крышку 8, ведущий вал 9, на котором размещен подвижный блок шестерен 10, промежуточный вал с ведомыми зубчатыми колесами 12 быстроходной ступени, и колесом-шестерней 13 тихоходной ступени, шпиндель 14, соединенный с ведомым зубчатым колесом 15 посредством стяжного фланца 16, двухпозиционного стяжного механизма 17 и винтов 18, упорный подшипник 19, манжетное уплотнение 20, торцевое уплотнение 21, щелевое уплотнение 22. В колонну штанг 4 включены дискретно установленные комплексы из компенсирующих муфт 23 и радиально-упорных подшипников 24, взаимодействующих с упорами 25, установленными в колонне насосно-компрессорных труб 3.

Скважинная насосная установка работает следующим образом. Крутящий момент от двигателя 5 поступает на ведущий вал 9 редуктора, затем через одну из сопряженных пар зубчатых венцов блока шестерен 10 и ведомых зубчатых колес быстроходной ступени промежуточному валу 11, затем через шестерню 13 ведомому колесу 15 тихоходной ступени и через стяжной фланец 16, шпиндель 14, которой находится в верхней (рабочей) позиции, колонну штанг 4 с компенсирующими муфтами 24 ротору 2 винтового насоса. Откачиваемая жидкость проходит через отверстия в упорах 25 и радиально-упорных подшипниках 24, поднимается по внутренней полости колонны насосно- компрессорных труб 3 до устья и поступает в приемный коллектор (не показан). Для изменения производительности насоса блок шестерен 12 с помощью механизма перемещения блока (не показан) перемещается в требуемом осевом направлении до вхождения в зацепление соответствующего зубчатого венца блока шестерен 10 с одним из ведомых зубчатых колес 12 быстроходной ступени или с шестерней 13 тихоходной ступени. В последнем случае передаточное отношение редуктора определяется только отношением числа зубьев ведомого колеса 15 к числу зубьев соответствующего венца блока шестерен, а промежуточный вал работает в режиме оси, т.е. не испытывает напряжений кручения. Радиальная нагрузка, возникающая в зацеплении блока шестерен 10 с шестерней 13, компенсируется радиальной нагрузкой в зацеплении шестерни с ведомым колесом 15, что повышает долговечность и надежность вала и подшипника.

Вес столба жидкости, действующей на ротор, передается через первый от насоса радиально-упорный подшипник 24 упору 25 и далее колонне труб 3. Муфты 23 компенсируют радиальные, угловые и осевые смещения относительно друг друга двух соединяемых участков колонны штанг, причем благодаря запасу осевого хода нижний конец верхнего участка колонны штанг становится свободно подвешенным. Муфты 23 установлены непосредственно над радиально-упорными подшипниками, т.е. образуют с ними комплексы, благодаря чему исключается возможность потери устойчивости части колонны штанг между подшипником и муфтой под действием собственного веса.

Остальные комплексы, количество и место установки которых зависит от глубины и профиля скважины, служат для передачи веса колонны штанг насосно-компрессорным трубам, благодаря чему регулируются напряжения растяжения в колонне штанг и повышается ее надежность и долговечность. Применение комплексов из радиально-упорных подшипников и компенсирующих муфт позволяет свести к минимуму осевую нагрузку на упорный подшипник 19 редуктора, что повышает его надежность и долговечность, а т.к. размеры этого подшипника в основном определяют размеры редуктора, то уменьшаются габариты и металлоемкость привода. Для замены элементов манжетного уплотнения 20 шпиндель 14 с помощью двухпозиционного стяжного механизма 17 осаживается вниз до посадки его бурта на верхний торец внутреннего прилива 7 корпуса 6, затем раскрепляются винты 18 и снимается стяжной фланец 16. В это время герметизация линии нагнетания от дневной поверхности осуществляется за счет щелевого уплотнения 22 и торцевого уплотнения 21, работающего в статистическом режиме.

Положительный эффект достигается за счет нетрудоемкого оперативного регулирования производительности насоса изменением частоты вращения ротора насоса, а следовательно, выбором оптимального режима работы пласта, сокращением частоты и длительности простоев установок, вызываемых необходимостью ремонта деталей редуктора и элементов уплотнения, повышением экологической безопасности за счет сведения к минимуму вероятности излива жидкости за счет повышения надежности и долговечности установки.

Предлагаемое изобретение может быть использовано на месторождениях с любыми технико-технологическими параметрами, скважины которого оснащены глубинными насосами с наземными вращателями колонны штанг. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Скважинная насосная установка, включающая колонну насосно-компрессорных труб, винтовой насос, колонну штанг, двухступенчатый редуктор с герметичным кожухом, манжетное уплотнение и опорный подшипник, отличающаяся тем, что шпиндель насоса, закрепленный на колонне штанг, соединен с ведомым зубчатым колесом редуктора, при этом на ведущем валу редуктора размещен подвижный блок шестерен, а на промежуточном валу размещены ведомые зубчатые колеса быстроходной и тихоходной ступеней, установленные с возможностью взаимодействия с одним из зубчатых венцов подвижного блока шестерен.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительно щелевым уплотнением, образуемым внутренней поверхностью внутреннего прилива корпуса редуктора и шпинделем, и торцевым уплотнением, размещенным между буртом шпинделя и верхним торцом внутреннего прилива корпуса редуктора, который выполнен на уровне плоскости разъема редуктора.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена стяжным фланцем, соединяющим ведомое колесо редуктора со шпинделем, и двухпозиционным стяжным механизмом, обеспечивающим ремонтное и рабочее положение шпинделя.

4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена дискретно установленными на колонне штанг комплексами, состоящими каждая из радиально-упорного подшипника и компенсирующей муфты, установленной непосредственно над радиально-упорным подшипником, и соответственно дискретно установленными на колонне насосно-компрессорных труб упорами для радиально-упорных подшипников.




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