Заглибна насосна установка

Изобретение относится к нефгепромыс ловому оборудованию, а именно к >ста нов кам погружны, насосов для добычи жид кости из глубоких скважин Цель изобре тения — расширение функциональных воз можностей путем обеспечения ступенчатого изменения производительности Погружная насосная установка содержит винтовой насос 5, п риводной вал 4 которого по средством обгонной муфты 6 соединен с ва лом 3 приводного реверсивного двигателя 2 Вал 3 дополнительно связан с валом 4 по средством понижающего редуктора 7, вход ной и выходной валы которого имеют противоположные направления вращения При этом на валу 4 установлена допол нительная обгонная муфта 8, причем ведомые звенья обеих обгонных муфт соединены с ва лом 4, а ведущие звенья установлены с воз можностью передачи крутящего момента прч одинаковом направлении вращения 2 ил 00 1701982 Изобретение относится к нефтепромыслотановлены с возможностью передачи крутявому оборудованию, а именно к установщего момента при одинаковом направлении кам погружных насосов для добычи жидвращения. кости из глубоких скважин. - Выполнение приводного электродвигателя реверсивным позволяет создать предпоИзвестен погружной забойный агрегат, сылки для получения, как минимум двух приводной трехфазный электродвигатель корежимов работы со ступенчатым изменеторого используется для передачи незавинием производительности, обеспечиваемым симого вращения двум механизмам: шпинразличными скоростями вращения насоса. делю и отклонителю Для этого вал двигаОдин из режимов позволяет работу установтеля связан через обгонную муфту правого вращения с валом шпинделя, а через об- 10 ки с пониженной производительностью, для чего в кинематической цепи, связываюгонную муфту левого вращения и редукщей выходной вал электродвигателя с входтор — с обоймой, вращение которой приным валом насоса, устанавливается пониводит к плавному изменению величины угжающий редуктор, снижающий скорость врала искривления отклонителя. Однако такая кинематическая схема пе 15 щения насоса и увеличивающий момент на его валу. Возможность ступенчатого измередачи не может быть использована для нения скорости вращения вала насоса поступенчатого" изменения производительности мимо реверсирования двигателя обеспечипогружной насосной установки, так как вывается наличием обгонных муфт, одна из ходной вал двигателя при одном из направлений вращения с измененной скоростью 2 П которых установлена в кинематической цепи не будет кинематически соединен с входным с понижающим редуктором, входной и выходвалом насоса. ной валы которого имеют противоположное Наиболее близкой к предлагаемой являнаправление вращения. Для получения одиется погружная насосная установка, содермакового направления вращения входного жащая винтовой насос, приводной вал ковала винтового насоса ведомые звенья обеторого посредством обгонной муфты, состоя- 25 и х обгонных муфт соединены с валом наcoca, а их ведущие звенья обеспечивают щеи из ведомого и ведущего звеньев, передачу крутящего момента лишь при одисоединен с валом приводного электродвиганаковом направлении вращения. теля, и блок управления электродвигателем. На фиг. 1 представлена схема погружНедостатками указанной погружной насосной установки являются ограниченные 3 0 ной насосной установки; на фиг 2 — кинефункциональные возможности, которые опматические цепи между выходным валом электродвигателя и входным валом насоса. ределяются отсутствием ступенчатого измеУстановка содержит размещенный в скванения производительности при использоважине 1 приводной трехфазный реверсивный нии источника питания переменного тока асинхронный электродвигатель 2, выходной постоянной частоты Ступенчатое изменение вал 3, которого кинематически связан с припроизводительности требуется, например, для обеспечения нормальной работы как в ре- 35 водным валом 4 винтового насоса 5 через обгонную муфту 6 с ведомым и ведущим жиме пуска после длительного простоя, когзвеньями, например фрикционную муфту свода нужна пониженная производительность и бодного хода одностороннего действия, повышенный напор, так и в режиме устаа также дополнительно через понижающий новившейся откачки, когда нужна номинальная производительность установки 40 редуктор 7 и дополнительную обгонную муфту 8, подобную муфте 6. Целью изобретения является расширение Дополнительная обгонная муфта 8 устафункциональных возможностей погружной новлена на валу 4 винтового насоса 5, насосной установки путем обеспечения стуа входной и выходной валы редуктора 7, пенчатого изменения производительности. Поставленная цель достигается тем, что 4 5 связанные с выходным валом 3 электродвигателя 2 и приводным валом 4 винтового в погружной насосной установке, содержанасоса 5 соответственно, имеют противощей винтовой насос, приводной вал котороположное направление вращения Ведомые го посредством обгонной муфты, состоящей звенья обеих обгонных муфт б и 8 соедииз ведомого и ведущего звеньев, соединен нены с валом 4 насоса 5, а ведущие звес валом приводного электродвшателя, и блок управления электродвигателем, согласно 5 Q нья установлены с возможностью передачи предлагаемому изобретению, электродвига крутящего момента при одинаковом направтель выполнен реверсивным, а его выходлении вращения. Установка также содержит токопроводящий кабель 9, с помощью коной вал дополнительно связан с валом наторого электродвигатель 2 через блок 10 соса посредством понижающего редуктора, управления им для переключения насоса входной и выходной валы которого имеют противоположное направление вращения, и 55 на номинальную или пониженную производительности подсоединен к источнику 11 пипри этом на валу насоса установлена дотания переменного тока постоянной частоты, полнительная обгонная муфта, причем ведонапример промысловой сети электроснабжемые звенья обеих обгонных муфт соединения, и насосно-компрессорные трубы 12, на ны с валом насоса, а ведущие звенья ус 1701982 6 поступает напряжение с ооратной последовательностью чередования фаз Выходной вал 3 электродвигателя 2 начинает вращаться в обратном направлении. Первая обгонная муфта 6, например фрикционная правого вращения, не передает обратного вращения выходного вала 3 электродвигателя 2 на приводной вал 4 насоса 5. Однако обратное вращение выходного вала 3 через шестерни 20—22 редуктора 7 передается с реверсированием направления вращения на вторую обгонную муфту 8, например также фрикционную правого вращения. Муфта 8 передает вращение с выходной шестерни 22 редуктора 7 на вал 4 насоса 5. При этом насос 5 вращается в прямом лД iimn yrl ift '' " пониженной скоростью и ' ' каправлении с •''••'•''•' - ~ - " может при пониженной производительности давать повышенное давление, что позволяет продавить загустевшую пластовую жидкость через насосно-компрессорные трубы 12. Через заданную выдержку времени или по изменению выходного сигнала с измерительного преобразователя 16 активной мощности, потребляемой электродвигателем 2, микропроцессорное управляющее устройство 15 формирует сигналы на отключение узла 14 и включение узла 13, через который напряжение с источника 11 подключается к жилам кабеля 9 так, что к электродвигателю 2 поступает трехфазное напряжение с прямой последовательностью черер дования фаз. Выходной вал 3 электродви гателя 2 начинает вращаться в прямом на 2 правлении (вправо) и это вращение черен муфту 6 передается на входной вал 4 насоса 5. Насос 5 начинает врашаться с номинальной скоростью, обеспечивая откачку пластовой жидкости в номинальном режиме. Погружная насосная установка обеспечивает автоматическую работу в режиме поддержания в заданных пределах давления в скважине 1 путем контроля с помощью датчика 17 давления вблизи входа в насос 5. Сигнал с датчика 17 через обмотку электродвигателя 2, кабель 9 и наземный блок 18 поступает на второй вход микропроцессорного устройства 15, которое при достижении заданного верхнего уровня давления формирует сигнал на включение узла 13, что обуславливает работу погружной насос ной установки с номинальной производительностью и уменьшение динамического Установка работает следующим образом уровня жидкости в скважине 1, а при доВключение электродвигателя 2 после дли- 50 стижении заданного нижнего уровня давлетельной остановки осуществляется по команния -- формирует сигнал на включение узла 14, что обеспечивает работу установки де оператора или диспетчера промысла через микропроцессорное устройство 15 путем с уменьшенной производительностью и увеливоздействия на вход узла 14 включения чение динамического уровня жидкости в электродвигателя 2 на обратное вращение затрубном пространстве скважины 1 до заПри этом выход источника 11 питания пере- Б5 данного верхнего уровня давления Далее менного трехфазного тока постоянной частоциклы повторяются. ты через узел 14 подключается к жилам При наличии датчика 19 контроля коликабеля 9 так, что к электродвигателю 2 чества откачиваемой жидкости и датчика которых насосная установка спущена в скважину І. В состав блока 10 управления электродвигателя входит узел 13 включения электродвигателя 2 на прямое вращение например первый трехфазный контактор, узел 14 включения электродвигателя 2 на обратное вращение, например второй трехфазный контактор, а также микропроцессорное управляющее устройство 15. Схема управления погружной насосной установкой включает дополнительно, напри- 10 мер, измерительный преобразователь 16 активной мощности в случае осуществления переключения с номинальной производительности на пониженную в момент увеличения потребляемой электродвигателем 2 мощности 1 5 из-за повышения вязкости откачиваемой жидкости Преобразователь 16 электрически связан с первым входом микропроцессорного устройства 15. Предлагаемая установка может быть использована и для эксплуатации скважины 20 1, когда переключение насоса 5 осуществляют при достижении заданного значения давления в скважине 1 вблизи входа в насос 5 или достижении заданного времени, в этом случае установка снабжена датчи- 2 5 ком 17 контроля давления на входе насоса 5, например термоманометрической системой ТМС-3, которая через двигатель 2, кабель 9 и наземный блок 18 этой системы электрически связана с вторым входом микр р д ропроцессорного устройства 15. Установка 30 может быть дополнительно снабжена датчиком 19 количества откачиваемой жидкости, электрически связанным с третьим входом микропроцессорногіз устройства 15. Редуктор 7 содержит шестерню 20 ведущего вала, который может быть, напри- 35 мер, продолжением выходного вала 3 электродвигателя 2. Вал 3 жестко сочленен с шеетерней 20 и ведущим звеном обгонной муфты 6. Шестерня 20 через паразитную шеетерню 21 кинематически связана с ведомой .,, шестерней 22 внутреннего зацепления. Шеетерня 22 кинематически связана с веду щим звеном обгонной муфты 8 Ведомые звенья муфты 6 и муфты 8 жестко связаны с входным валом 4 насоса 5 Муфты 6 и 8 выполнены с ведущими звеньями, установлен-45 ными с возможностью передачи крутящего момента при одинаковом направлении вращения, например правого вращения 1701982 17 контроля давления на входе насоса 5 эксплуатация погружной насосной установки ведется периодически повторяющимися циклами, каждый из которых состоит из двух периодов, причем в течение первого периода жидкость из скважины 1 отиачиваюг при номинальной производительности насоса 5 и прямом направлении вращения электродвига^теля 2, а при переходе на второй период осуществляют переключение электродвигателя 2 на обратное направление вращения, при котором вращение насоса 5 осуществляют через понижающий редуктор 7 с производительностью, меньшей номинальной, и поддерживают се до окончания второго .периода При этом контролируют давление на входе в насос 5 посредством датчика 17 и время, прошедшее с начала цикла, посредством микропроцессорного устройства 15. Переключение насоса 5 на режим с производительностью, меньшей номинальной, осуществляют при достижении заданного значения давления или времени путем отключения узла 13 и включения узла 14 и изменения направления вращения выходного вала 3 электродвигателя 2 с прямого на обратное, что обеспечивает передачу вращения к входному валу 4 насоса 5 через понижающий редуктор 7 и муфту 8. Дополнительно контролируют количество жидкости, откачиваемой из скважины 1 насосом 5 с начала цикла, и окончание второго периода цикла осуществляют переключением электродвигателя 2 на прямое направление вращения, обеспечивая переход на режим работы насоса 5 с номинальной производительностью а момент, когда количество жидкости, поданной насосом 5 из скважины 1 с начала цикла, станет равчым произведению заданного дебита скважины 1 на время, прошедшее с начала цикла. Сигнал па окончание второго периода цикла формируют микропроцессорным устройством 15, в котором для текущего момента времени подсчитывается количество жидкости, подан ной насосом 5, путем, например, интегрирования сиі налов от датчика 19 и результат сравнивается с произведением заданного, исходя из конкретных условии месторождения, дебита екзажины на время с начала цикла. Выбор заданного значения давленияна входе в насос 5 или времени его рабос ты при номинальной производительности насоса 5 при прямом направлении вращения электродвигателя 2 осуществляют соответственно исходя из допустимого или предельного значений газосодержания пластовой жидкости на входе насоса 5 или допус10 тимой продолжительности поддержания максимальной депрессии на пласт. По сравнению с известной предлагаемая установка обеспечивает расширение ф>нкциональных возможностей благодаря ступенча15 тому изменению производительности, что позволяет откачивать загустевшую пластовую жидкость при пониженной производительности винтового насоса, когда при этом создается повышенное давление, а также позволяет поддерживать любое среднее задан20 ное значение производительности установки в пределах имеющихся ступеней путем циклического изменения ступеней. 25 Формула изобретения Погружная насосная установка, содержащая винтовой насос, приводной вал которого посредством обгонной муфты, состоящей из ведомого и ведущего звеньев, соединен с валом приводного электродвигателя, и блок 30 управления электродвигателем, отличающаяся тем, что, с целбю расширения функциональных возможностей путем обеспечения ступенчатого изменения производительности, электродвигатель выполнен реверсивным, а выходной вал дополнительно связан 35 с валом насоса посредством понижающего редуктора, входной и выгодной валы которого имеют противоположное направление вращения, и при этом на валу насоса установлена дополнительная обгонная муфлп та, причем ведомые звенья обеих обгонных муфт соединены с валом насоса, а ведущие звенья установлены с возможностью передачи крутящего момента при одинаковом направлении вращения Фиг.1 Редактор Ю Середа Заказ 4524 Составитель Е Перфильева Техред А Кравчуь Корректор Л Пилипевко Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Могква, Ж—35, Ра>шская наб, д 4/5 Производственно-издательский комбинат «Патент» г Ужгород, ул Гагарина, 10]