НАСОСНЫЙ АГРЕГАТ

НАСОСНЫЙ АГРЕГАТ


RU (11) 2171399 (13) C1

(51) 7 F04B47/02 

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

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

(21) Заявка: 99123475/06 
(22) Дата подачи заявки: 1999.11.09 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 1999.11.09 
(45) Опубликовано: 2001.07.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: SU 757768 A, 26.08.1980. SU 2062906 С1, 27.06.1996. SU 2116512 С1, 27.07.1998. SU 1528957 А1, 18.02.1988. SU 855251 A, 15.08.1981. 
(71) Заявитель(и): Оренбургский государственный университет 
(72) Автор(ы): Бондаренко В.А.; Фот А.П. 
(73) Патентообладатель(и): Оренбургский государственный университет 
Адрес для переписки: 460352, г.Оренбург, пр-кт Победы, 13, ОГУ, патентный отдел 

(54) НАСОСНЫЙ АГРЕГАТ 

Насосный агрегат предназначен для подъема жидкостей с больших глубин, например из скважин, и может быть использован в нефтедобывающей промышленности при эксплуатации вертикальных и наклонно-направленных скважин. Содержит привод, насос с корпусом, закрепленным на нижнем конце колонны насосно-компрессорных труб, всасывающий и напорные клапаны, входной патрубок и по крайней мере один сильфон с соединительными элементами между клапанами. Снабжен пустотелым штоком, размещенным в корпусе и внутри сильфонов с возможностью осевого перемещения. Боковая поверхность штока имеет перфорированный участок. Корпус насоса снабжен направляющей втулкой - уплотнительным устройством. Входной патрубок насоса снабжен установочной шайбой, закрепленной на нижнем конце пустотелого штока. Впускной клапан насоса размещен в верхней части входного патрубка, а напорные клапаны - в корпусе. Привод насоса установлен на верхнем конце колонны насосно-компрессорных труб и соединен с пустотелым штоком посредством тяги, установленной с возможностью прохода через уплотнительное устройство, размещенное в насосно-компрессорной трубе. Перфорированный участок боковой поверхности пустотелого штока расположен в нижней его части и по длине менее суммарной длины сильфонов насоса на величину осевого перемещения пустотелого штока. Сильфоны снабжены соединительными элементами и образуют вместе с ними, корпусом насоса и установочной шайбой входного патрубка герметичную насосную камеру. Повышается КПД, надежность и ресурс работы устройства. 4 з.п.ф-лы, 1 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к насосным установкам, предназначенным для подъема жидкостей с больших глубин, например из скважин. Данный насосный агрегат может быть использован в нефтедобывающей промышленности при эксплуатации вертикальных и наклонно направленных скважин, в частности малодебитных скважин с осложненными характеристиками нефтяного пласта.

Известен погружной диафрагменный электронасос, содержащий электродвигатель, кинематически связанный с плунжером приводного насоса, установленным в заполненном маслом корпусе, который герметично изолирован от перекачиваемой жидкости эластичными рабочей диафрагмой и компенсатором. В головке электронасоса установлены всасывающий и нагнетательный клапаны ( см. патент РФ N 2062906. кл. F 04 В 7/06, 1996, БИ N 18).

Недостатками известной конструкции насоса является то, что насос имеет низкий КПД, характерный для диафрагменных электронасосов, и низкую надежность работы ввиду частого выхода из строя элементов кинематики.

Известен также скважинный электрогидроприводный насосный агрегат, содержащий кинематически связанные друг с другом рабочий насос-гидродвигатель, приводной насос и погружной электродвигатель. Элементы агрегата расположены в скважине в указанном выше порядке от поверхности земли (устья скважины) по ходу вниз, причем рабочий насос установлен на конце колонны насосно-компрессорных труб, которые установлены в скважине над насосным агрегатом (см. патент РФ, N 2116512, кл. F 04 B 47/08, 1998, БИ N 21).

Недостатком известной конструкции является то, что агрегат включает расположенный в откачиваемой жидкости погружной электродвигатель, работающий под большим внешним давлением в условиях ухудшенного теплоотвода и воздействия коррозионно-активных сред, что повышает вероятность выхода двигателя из строя и снижает ресурс работы. Расположение двигателя в нижней части агрегата требует подъема агрегата из скважины в случае отказа двигателя, что снижает ремонтопригодность агрегата. Кроме того, для питания электродвигателя необходим специальный кабель на всю глубину погружения агрегата, что осложняет монтаж колонны насосно-компрессорных труб и ведет к удорожанию конструкции. С учетом сказанного снижается надежность агрегата и эффективность добычи жидкости из скважин.

Известен электромагнитный насос погружной, закрепленный на колонне насосно-компрессорных труб, размещающийся в рабочей среде и содержит корпус, всасывающий клапан, входной и выкидной патрубки, привод - импульсные соленоиды и рабочие органы - основные и дополнительные шаровые клапаны с седлами из ферромагнитного и не магнитного материалов соответственно. Между клапанами размещаются сильфоны, образующие насосные камеры и исполняющие роль возвратных пружин рабочих органов (Электромагнитный насос. Информация электронной почты; Центр деловой информации "Мировая паутина", г. Челябинск. E-mail: www @ surbis.ru).

Данное техническое решение является наиболее близким по технической сущности.

Недостатками данного насоса является низкий КПД, из-за того, что конструкция требует изготовления мощных импульсных соленоидов, размещаемых в рабочей среде и подверженных воздействию агрессивных компонентов и высокой температуры, с энергоподводом через специальный кабель, что осложняет монтаж оборудования скважины, повышает энергозатраты при эксплуатации и стоимость изготовления насосного агрегата в целом. Кроме того, данный насос обладает низкой надежностью и ресурсом работы из-за того, что многократные высокочастотные циклические нагрузки на сильфоны насоса повышают вероятность выхода их из строя и затраты на ремонт агрегата.

Техническим результатом заявляемого насосного агрегата является - повышение коэффициента полезного действия, надежности и ресурса работы устройств для добычи жидкости из скважин.

Задача, на решение которой направлено техническое решение, достигается тем, что в известном насосе, содержащем привод, насос с корпусом, закрепленным на нижнем конце колонны насосно-компрессорных труб, всасывающим и напорными клапанами, входным патрубком и по крайней мере одним сильфоном с соединительными элементами между клапанами, он снабжен пустотелым штоком, размещенным в корпусе и внутри сильфонов с возможностью осевого перемещения, причем боковая поверхность штока имеет перфорированный участок, корпус насоса снабжен направляющей втулкой - уплотнительным устройством, входной патрубок насоса снабжен установочной шайбой, закрепленной на нижнем конце пустотелого штока. При этом впускной клапан насоса размещен в верхней части входного патрубка, а напорные клапаны размещены в корпусе: привод насоса установлен на верхнем конце колонны насосно-компрессорных труб и соединен с пустотелым штоком посредством тяги, установленной с возможностью прохода через дополнительное устройство, размещенное в насосно-компрессорной трубе: перфорированный участок боковой поверхности пустотелого штока расположен в нижней его части и по длине менее суммарной длины сильфонов насоса на величину осевого перемещения пустотелого штока, а сильфоны снабжены соединительными элементами и образуют вместе с ними, корпусом насоса и установочной шайбой входного патрубка герметичную насосную камеру.

На чертеже представлен насосный агрегат (продольный разрез).

Насосный агрегат включает следующие основные элементы: привод 1, тягу 2, уплотнительное устройство 3, колонну насосно-компрессорных труб 4, корпус 5 насоса, направляющую втулку - уплотнительное устройство 6, шток 7 с неперфорированным 8 и перфорированным 9 участками, напорные клапаны 10, сильфоны 11, соединительные элементы 12, установочную шайбу 13, впускной клапан 14, входной патрубок 15, насосную камеру 16.

Насосный агрегат размещен в скважине 17 с устьем 18 на поверхности земли 19, причем привод 1 насосного агрегата закреплен на устье 18 скважины.

Насосный агрегат работает следующим образом.

Собранный и закрепленный на колонне 4 насосно-компрессорных труб насос опускают в скважину 17 на заданную глубину с положением насоса в рабочей среде ниже динамического уровня жидкости в скважине. Монтируют уплотнительное устройство 3 на колонне насосно-компрессорных труб 4, обеспечивая проход тяги 2 через уплотнительное устройство 3, устанавливают и закрепляют привод 1 на устье 18 скважины, соединяют тягу 2 с исполнительным элементом привода (не показан). В процессе опускания насоса в рабочую среду происходит заполнение насосной камеры 16 средой через входной патрубок 15 и отверстия перфорированного участка 9 пустотелого штока 7 за счет открывания гидростатическим давлением среды впускного клапана 14 и напорных клапанов 10 (направление движение среды из пласта показано стрелками). В исходном состоянии агрегата элементы агрегата (входной патрубок 15, установочная шайба 13, шток 7 и тяга 2) находятся в нижнем положении.

При включении привода 1 тяга 2 и соединенные с тягой 2 шток 7, установочная шайба 13 и патрубок 15 перемещаются вверх (на чертеже направление показано сплошной двойной стрелкой у привода 1) на величину рабочего хода штока 7, сжимая сильфоны 11 (работают на сжатие). При этом происходит нагнетание добываемой жидкости из насосной камеры 16 в колонну 4 насосно-компрессорных труб при закрытом впускном клапане 14 и открытых давлением среды в насосной камере 16 напорных клапанов 10. Неперфорированный участок 8 штока 7 и уплотнительное устройство 6 обеспечивают отсутствие перетекание среды из колонны 4 в насосную камеру 16 При обратном ходе тяги 2 (на чертеже направление показано двойной пунктирной стрелкой у привода 1) происходит разжимание сильфонов 11 и опускание патрубка 15, установочной шайбы 13 и штока 7. При этом закрываются напорные клапаны 10, открывается впускной клапан 14 и происходит заполнение средой насосной камеры 16 через патрубок 15, клапан 14 и отверстия перфорированного участка 9 штока 7. При достижении нижнего положения тяги 2 привод 1 осуществляет очередное движение вверх и нагнетает очередную порцию среды в колонну 4 насосно-компрессорных труб. Таким образом, среда заполняет всю колонну 4 и перетекает в рабочий трубопровод (на чертеже отвод со стрелкой) на поверхности 19 земли, обеспечивая добычу жидкости из скважины 17.

Возвратно-поступательное движение тяги 2 приводом 1 обеспечивается известными способами с использованием известных элементов автоматики (например, электромеханическими либо электрогидравлическими устройствами).

Уплотнительное устройство 3 обеспечивает герметизацию тяги 2 с целью исключения утечек добываемой жидкости из колонны 4.

Входной патрубок 15 насосного агрегата может быть снабжен фильтром с целью предохранения элементов агрегата (например, клапанов) от воздействия примесей.

Предлагаемое техническое решение по сравнению с прототипом обеспечивает повышение надежности насосного агрегата и эффективности добычи жидкости из скважин за счет использования системы: поверхностный привод, погружной осевой насос с изменяемым объемом насосной камеры сильфонного типа. При этом сохраняются все преимущества традиционного погружного насоса, связанные с отсутствием сложного электрооборудования в откачиваемой жидкости на большой глубине. Сохраняются и достоинства скважинного электрогидроприводного насосного агрегата: широкая область применения за счет использования гидромашины объемного вытеснения с необходимыми значениями подачи и напора, изменение подачи добываемой жидкости в автоматическом режиме в зависимости от гидростатического давления пласта или в режиме ручного управления с поверхности. Насосный агрегат легко сочетается с существующими нефтяными станками-качалками, не требуя сложной модернизации. Отсутствие трущихся частей не требует высокой точности изготовления элементов агрегата, повышает долговечность и снижает эксплуатационные затраты. Указанные преимущества предлагаемого устройства обусловливают целесообразность его применения при эксплуатации малодебитных скважин, в том числе и на сложной местности (водоемы, пустыни, горы, населенные пункты, районы Севера и т.д.). 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Насосный агрегат, содержащий привод, насос с корпусом, закрепленным на нижнем конце колонны насосно-компрессорных труб, всасывающим и напорными клапанами, входным патрубком и по крайней мере одним сильфоном с соединительными элементами между клапанами, отличающийся тем, что он снабжен пустотелым штоком, размещенным в корпусе и внутри сильфонов с возможностью осевого перемещения, причем боковая поверхность штока имеет перфорированный участок.

2. Насосный агрегат по п.1, отличающийся тем, что корпус насоса снабжен направляющей втулкой - уплотнительным устройством, входной патрубок насоса - установочной шайбой, закрепленной на нижнем конце пустотелого штока.

3. Насосный агрегат по пп.1 и 2, отличающийся тем, что всасывающий клапан насоса размещен в верхней части входного патрубка, а напорные клапаны - в корпусе.

4. Насосный агрегат по пп.1 - 3, отличающийся тем, что привод насоса установлен на верхнем конце колонны насосно-компрессорных труб и соединен с пустотелым штоком посредством тяги, установленной с возможностью прохода через уплотнительное устройство, размещенное в насосно-компрессорной трубе.

5. Насосный агрегат по пп.1 и 2, отличающийся тем, что перфорированный участок боковой поверхности пустотелого штока расположен в нижней его части (начиная от установочной шайбы) и по длине менее суммарной длины сильфонов насоса на величину осевого перемещения пустотелого штока, а сильфоны с соединительными элементами, корпусом насоса и установочной шайбой входного патрубка образуют герметичную насосную камеру.




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