Заглибний електронасос

1. Заглибний електронасос, що містить заглибний електродвигун, поміщений у сорочку охолодження, та установлені над ним протектор і насос, причому сорочка охолодження виконана відкритою знизу і закріплена на електронасосі верхнім кін 3 77713 4 мий електронасос, як і вищеописаний, містить забок та зрива подачі, та запобігає попаданню в роглибний електродвигун і установлені над ним пробочу порожнину насоса важких механічних домітектор і багатоступеневий відцентровий насос із шок, піску та грязі, яке спричиняє збільшення сітчастим фільтром на вході. спрацювання поверхонь тертя робочих органів Охолодження цього відомого заглибного елекнасоса. тронасоса здійснюється аналогічно охолодженню Недоліки цього відомого електронасоса, який описаного раніше відомого електронасоса, рідивибраний за найближчий аналог, такі. ною, що відбирається із свердловини від ділянки По-перше, механічні домішки, які потрапили перфорації, яка знаходиться нижче, ніж місце розвсередину циліндричної ємності, частково всмокміщення електронасоса, і отже є недостатньо туються насосом крізь вхідний сітчастий фільтр. ефективним через низьку тепловіддачу від електНа дно цієї ємності осідають лише важкі механічні ронасоса до відкачуваної рідини. домішки, причому їх накопичення згодом може Другим недоліком є складна конструкція приспричинити закупорювання отворів сітчастого фістрою захисту від зриву подачі, необхідність здійсльтра. Крім того, сітчастий фільтр з часом частконення регулювання шляхом зміни маси складових во забивається всмоктуваними крізь нього в насос елементів, необхідність застосування демпфіруюмеханічними домішками. чих елементів, необхідність настроювання приПо-друге, відомий електронасос має порівняно строю, підбирання гідравлічного опору зворотного складне конструктивне виконання: насос оточений клапана. До того ж, не досягається зменшення циліндричною ємністю з кільцями, що мають пази; надходження газу в насосні ступені. Має місце циліндрична ємність прикріплена до насоса в двох лише перерозподіл газорідинної суміші. місцях; сорочка охолодження споряджена двома Таким чином, надійність роботи відомого засуцільними кільцями, які охоплюють її; у верхній глибного електронасоса є недостатньо високою частині бічної стінки та в торці сорочки охоловнаслідок недостатньо інтенсивного охолодження дження і циліндричної ємності виконані отвори. До його електродвигуна та протектора потоком відкатого ж, присутність кілець, які охоплюють циліндчуваної газорідинної суміші та недостатньо ефекричну ємність і сорочку охолодження, збільшує тивного захисту від зриву подачі насоса. поперечні габарити заглибного електронасоса, що Найближчим аналогом заглибного електронаускладнює проведення спуско-піднімальних опесоса, що заявляється, є заглибний відцентровий рацій під час монтажу електронасоса в свердлоелектронасос [пат. Російської Федерації вині і, тим самим, обмежує можливості його засто№2136970, кл. F04D13/10, опубл. 10.09.99], що сування в свердловинах. містить заглибний електродвигун, поміщений в По-третє, при експлуатації в свердловині вісорочку охолодження, і установлені над ним продомого заглибного електронасоса, який є найблитектор і насос, причому сорочка охолодження вижчим аналогом винаходу, що заявляється, як і при конана відкритою знизу та закріплена на електроексплуатації в свердловині інших відомих заглибнасосі верхнім кінцем. них електронасосів, дебіт даної свердловини обВерхній кінець сорочки охолодження закріплемежений через високий тиск стовпа заповнюючої ний на верхній частині корпусу електродвигуна. свердловину рідини на пласт гірської породи на Сорочка охолодження виконана з наскрізними ділянці перфорації обсадної труби, який обмежує отворами у верхньому торці та верхній частині приплив рідини в свердловину під час її експлуабокової стінки для проходження відкачуваної рідитації. ни. Частина насоса з вхідним сітчастим фільтром Як відомо, для усування зриву подачі насоса розміщена усередині циліндричної ємності з ната оптимального відбирання рідини із свердловини скрізними отворами у вер хньому торці для виходу величину подачі насоса (продуктивність насоса), газових пузирів і у верхній частині бічної стінки для величину напору (висоту підняття рідини) і веливходу відкачуваної рідини з міжтрубного простору чину віддалі насоса (а саме його прийома) від дів порожнину ємності та подання на прийом насолянки перфорації обсадної труби свердловини, са. Кільцевий простір між сорочкою охолодження і тобто глибину спускання електронасоса в свердобсадною трубою свердловини нижче отворів у ловину визначають заздалегідь в залежності від бічній стінці сорочки охолодження перекритий сухарактеристики нафтоносних пластів, пластового цільними кільцями. Циліндрична ємність спорятиску, композиційного складу відкачуваної рідини. джена кільцями з пазами, розташованими нижче, Для нормальної роботи насоса необхідно, щоб над ніж наскрізні отвори в її бічній стінці, для прохорівнем прийому насоса знаходився стовп рідини дження відкачуваної рідини. певної висоти, а висота цього стовпа рідини задає Найближчий аналог винаходу, що заявляєтьпевний тиск рідини на нафтоносний пласт на рівні ся, дозволяє частково усун ути недоліки інших розрозташування ділянки перфорації, який обмежує глянути х ви ще відомих заглибних електронасосів приплив рідини в свердловину. для свердловин. Так, розміщення електродвигуна Спроба збільшення дебіту свердловини за равсередині сорочки охолодження підвищує інтенсихунок застосування в ній електронасоса вищої вність охолодження електродвигуна під час експродуктивності відомого конструктивного виконанплуатації електронасоса завдяки збільшенню ня може призвести, у разі його розміщення вище швидкості руху відкачуваної рідини. Спорядження від ділянки перфорації обсадної труби, до зриву насоса циліндричного ємністю з отворами у верхподачі насоса внаслідок зменшення висоти динаньому торці та в вер хній частині бічної стінки пемічного стовпа рідини в свердловині над прийорешкоджає надходженню вільного газу на прийом мом насоса нижче, ніж мінімально припустимий з насоса, яке призводить до утворення газових проміркувань забезпечення роботи насоса без зриву 5 77713 6 подачі. Це обумовлено тим, що, через обмежений ловин, до яких належить винахід, що заявляється, високим тиском на нафтоносний пласт приплив над електродвигуном установлений протектор, а рідини в свердловину крізь перфораційні отвори в над протектором - насос і порожнина протектора обсадній трубі, збільшення відбору рідини із сверобов'язково сполучена з порожниною насоса, видловини при використанні більш високопродуктивконання наскрізних отворів в корпусі протектора ного електронасоса не компенсується припливом так, що вони сполучають порожнину сорочки охорідини в свердловину. лодження з порожниною насоса, забезпечує можЗбільшення припливу рідини в свердловину ливість надходження пластової рідини крізь пороможе бути досягнуте в результаті збільшення глижнину сорочки охолодження та згадані наскрізні бини спускання електронасоса в свердловину ниотвори в корпусі протектора безпосередньо в пожче рівня перфорації. Однак для відомих заглиброжнину насоса. них електронасосів це неприпустимо через Забезпечуване особливостями конструктивнонадмірний перегрів електродвигуна і протектора, го виконання заглибного електронасоса згідно з що виникає. В міру збільшення глибини установки винаходом поміщення протектора й електродвигувідомого електронасоса в свердловині від рівня на в сорочку охолодження, відкриту знизу, та одперфорації униз потік рідини, яка відбирається, ночасно з цим сполучення порожнини насоса з огинає усе меншу частину бічної поверхні електміжтрубним простором свердловини крізь порожродвигуна і протектора, а при опусканні вхідного нину сорочки охолодження дозволяє провадити сітчастого фільтра до рівня перфорації потік рідинагнітання в насос рідини, яка відбирається з нафни припиняє огинати поверхню протектора. Через тоносного пласта крізь міжтрубний простір свердце відомі електронасоси працездатні лише при ловини, безпосередньо із порожнини сорочки охоустановленні їх в свердловині вище рівня перфолодження, в яку ця рідина надходить знизу. рації, що не дозволяє збільшити дебіт свердловиПри будь-яких місцеположеннях електронасони шляхом застосування насоса більш високої са в свердловині відносно ділянки перфорації обпродуктивності через обмежений приплив рідини в садної труби як вище, так і нижче неї, увесь потік свердловину. відкачуваної рідини проходить крізь порівняно вуВ основу винаходу поставлена задача ствозький проміжок між усією бічною поверхнею корпурення заглибного електронасоса, в якому за рахусів електродвигуна і протектора та бічною стінкою нок нового взаємного розташування елементів сорочки охолодження, забезпечуючи, завдяки до(сорочки охолодження і протектора) і нової форми сить високої швидкості потоку рідини, сталой інвиконання зв'язків між елементами (порожниною тенсивне охолодження електродвигуна і протектосорочки охолодження і порожниною насоса) зара. При цьому, завдяки направлянню усього безпечується підвищення надійності незалежно потоку відкачуваної рідини в порожнину сорочки від місцезнаходження електронасоса відносно охолодження, відпадає необхідність в охоплюванні джерела відкачуваної рідини. сорочки охолодження суцільними кільцями, як у Заглибний електронасос, пропонований згідно найближчому аналогу, що підвищує надійність винаходу, як і найближчий аналог, містить заглибелектронасоса та спрощує його монтаж у свердний електродвигун, поміщений в сорочку охололовині. дження, та установлені над ним протектор і насос, Завдяки тому, що конструкція електронасоса причому сорочка охолодження виконана відкритою згідно з винаходом забезпечує можливість ствознизу і закріплена на електронасосі верхнім кінрення на прийомі насоса перепаду тиску, який зацем. Відмінність заглибного електронасоса, що безпечує всмоктування рідини, що відбирається заявляється, від найближчого аналога полягає в насосом, безпосередньо між прийомом насоса і тому, що верхній кінець сорочки охолодження запорожниною сорочки охолодження, увесь потік кріплений на верхній частині корпусу протектора і рідини надходить на прийом насоса безпосередпорожнина сорочки охолодження сполучена з поньо із порожнини сорочки охолодження. Це виклюрожниною насоса через наскрізні отвори, виконані чає необхідність застосування на прийомі насоса в корпусі протектора. сітчастого фільтра, поміщеного в циліндричну ємКрім того, згідно з винаходом, верхня частина ність, отже і цієї ємності з охоплюючими її кільцякорпусу протектора виконана розширеною із зовми з пазами, що підвищує надійність електронасонішнім діаметром, меншим за діаметр фланця са та спрощує його монтаж в свердловині. насоса, та з'єднана з верхнім кінцем сорочки охоМе ханічна фільтрація забезпечується за рахунок лодження за допомогою накидної гайки та вклавикористання ефекта гравітації в порожнині сорочдишів. ки охолодження, завдяки її виконанню довшою, ніж Крім того, згідно з винаходом, загиблий електу найближчому аналогу, оскільки вона оточує не ронасос додатково містить всмоктувальний труботільки електродвигун, але й протектор. Механічні провід, нижній кінець якого споряджений затримудомішки осідають на дно свердловини. вальним фільтром, а верхній кінець з'єднаний з При істотному об'ємному вмісті газу у відкачунижнім кінцем сорочки охолодження. ваній рідині винахід, що заявляється, дозволяє Закріплення верхнього кінця відкритої знизу здійснювати природну сепарацію газової фракції з сорочки охолодження, в яку поміщений електровідкачуваної рідини завдяки ефекту гравітації. Для двигун, на верхній частині корпусу протектора доцього увесь електронасос або, щонайменше, його зволяє розмістити в порожнині сорочки охолонижню частину, крізь яку рідина надходить в елекдження не тільки електродвигун, але і протектор, тронасос, розміщують нижче ділянки перфорації що дозволяє покращити охолодження протектора. обсадної труби свердловини. При цьому газові Оскільки в заглибних електронасосах для свердпузирі в свердловині підіймаються угору, а рідка 7 77713 8 фракція опускається униз, огинає ззовні сорочку з винаходом і показане його розташування в ексохолодження та з'єднаний з сорочкою охолодженплуатаційній свердловині для варіанта виконання ня всмоктувальний трубопровід, якщо він викориселектронасоса без всмоктувального трубопровотовується, і надходить знизу в порожнину сорочки да; на Фіг.2 - те ж для варіанта виконання електохолодження, огинає ззовні корпуси електродвигуронасоса зі всмоктувальним трубопроводом; на на та протектора і далі надходить в порожнину Фіг.3 - вид А на Фіг.1, 2. насоса крізь отвори в корпусі протектора. Таким Заглибний електронасос, схематично зобрачином, при розміщені електронасоса, що заявляжений на Фіг.1, 2, містить заглибний електродвигун ється, нижче ділянки перфорації обсадної труби 1 та установлені над ним протектор 2 і насос 3. свердловини забезпечується досить ефективна Електродвигун 1 поміщений в сорочку 4 охолоприродна газосепарація і стале інтенсивне охолодження. Сорочка 4 виконана відкритого знизу і, як дження електродвигуна і протектора заглибного видно з Фіг.1-3, закріплена на електронасосі верхелектронасоса, що забезпечує надійну роботу занім кінцем 5. Кінець 5 сорочки 4 закріплений на глибного електронасоса в свердловині. Це дає верхній частині 6 корпусу протектора 2. До верхможливість збільшити приплив рідини в свердлонього кінця насоса З приєднаний напірний трубовину внаслідок зниження тиску на нафтоносний провід 7. В електронасосі, зображеному на Фіг.2, пласт на ділянці перфорації за рахунок збільшендо нижнього кінця сорочки 4 приєднаний верхній ня глибини установки заглибного електронасоса кінець всмоктувального трубопровода 8. На нижта збільшити дебіт свердловини, використавши ньому кінці трубопровода 8 установлений затриміцніший електронасос з більш високою продуктимувальний фільтр 9. вністю. Як показано на Фіг.3, верхня частина 6 корпусу Пропонований згідно з винаходом заглибний протектора 2 виконана розширеною і нерухо знімелектронасос може надійно працювати не тільки в но з'єднана з верхнім кінцем 5 сорочки 4 за допосвердловинах, але й у відкритих водних джерелах, могою накидної гайки 10 і вкладишів 11. Внутрінаприклад водоймах, в різних місцеположеннях, шній діаметр гайки 10 і зовнішній діаметр верхньої завдяки тому, що його конструкція забезпечує стачастини 6 корпусу протектора 2 менше, ніж зовніле і досить інтенсивне охолодження двигуна і прошній діаметр фланця 12 насоса 3. Величина зазотектора потоком рідини та природну газосепарара 13 між верхнім торцем гайки 10 і нижнім боком цію, а також надійну фільтрацію незалежно від фланця 12 не перевищує 5мм. розміщення заглибного електронасоса відносно У стінці корпусу протектора 2, переважно в йоджерела рідини. го верхній частині 6, виконані наскрізні отвори 14. Виконання верхньої частини корпусу протекОтвори 14 сполучають порожнину 15 сорочки 4 з тора розширеною із зовнішнім діаметром, меншим порожниною насоса 3 (не показана) безпосередза діаметр фланця насоса, та з'єднання її з верхньо крізь внутрішню порожнину 16 верхньої частинім кінцем сорочки охолодження за допомогою ни 6 корпусу протектора 2. накидної гайки і вкладишів забезпечує простоту У свердловині 17 заглибний електронасос розвиготовлення, надійну фіксацію та мінімально моташований в обсадній трубі 18, в стінці якої утвожливі поперечні габаритні розміри електронасоса. рена ділянка перфорації 19 (перфораційні отвори) Приєднання до нижнього кінця сорочки охолодля припливу відкачуваної рідини 20 з нафтоносдження всмоктувального трубопровода із затриного пласта в свердловину 17. мувальним фільтром на кінці дає можливість, не У варіанті установки електронасоса в свердзбільшуючи глибину спускання в свердловину заловині, показаному на Фіг.1, увесь електронасос глибного електродвигуна з сорочкою охолодженрозміщений нижче ділянки перфорації 19. У варіаня, протектора і насоса, провадити забирання рінті установки електронасоса в свердловині, покадини в свердловинах із глибоко залягаючих заному на Фіг.2, основна частина електронасоса нафтоносних пластів за рахунок використання (насос 3, протектор 2, електродвигун 1, сорочка 4, всмоктувального трубопровода такої довжини, верхня частина всмоктувального трубопровода 8) щоб його нижній кінець, споряджений затримуварозміщена вище ділянки перфорації 19, інша часльним фільтром, був розташований нижче, ніж тина всмоктувального трубопровода 8 і установділянка перфорації стінки обсадної труби свердлений на його нижньому кінці фільтр 9 - нижче ловини. Цим досягається, крім підвищення надійділянки перфорації 19. Очевидно, що електронаності, економія споживаної електроенергії та знисос, виконаний згідно з Фіг.2, припускає розміщенження вартості виготовлення за рахунок ня електродвигуна 1, протектора 2, насоса 3 і совикористання коротших силових електричних карочки 4 нижче, ніж це показано на Фіг.2. белей підведення електроенергії до електродвигуЕлектронасос, зображений на фіг. 2, доцільно на електронасоса. Крім того, можливість добувати використовува ти в свердловинах з глибоко залярідину із свердловин з різною глибиною залягання гаючими продуктивними пластами, де перфорація нафтоносних пластів за допомогою заглибного 19 обсадної труби 18 виконана на великій глибині. електронасоса певного габаритного розміру з реВ цих свердловинах, через зменшення їх діаметра гульованою довжиною всмоктувального трубопрозі збільшенням глибини та наявність кривизни вода дозволяє уніфікувати ряд свердловинних свердловини, часто поперечні габаритні розміри заглибних електронасосів за поперечними розміелектронасоса не дозволяють розмістити в свердрами. ловині 17 сорочку 4 електронасоса нижче ділянки Суть винаходу пояснюється кресленнями. перфорації 19 на глибині, достатньої для ефектиНа Фіг.1 схематично зображений частковий вної природної газосепарації. Застосування в експоздовжній розріз заглибного електронасоса згідно плуатаційних свердловинах електронасосів зі 9 77713 10 всмоктувальними трубопроводами 8 різної довжиний газових вкраплень, надходить крізь отвори 14 і ни, виконаних згідно з Фіг.2, забезпечує надійну внутрішню порожнину 16 у верхній частині протекроботу електронасосів у свердловинах 17 з глиботора 2 у порожнину насоса 3 і далі по напірному ко залягаючими продуктивними пластами. При трубопроводу 7 підіймається на поверхню землі. цьому застосування всмоктувального трубопровоЗавдяки запобіганню надходження вільного да 8 регульованої довжини з фільтром 9 на нижгазу та механічних домішок у робочі органи насоса ньому кінці дозволяє уніфікувати ряд електрона3 виключається можливість утворення газових сосів за поперечними габаритними розмірами. пробок і зриву подачі насоса 3 і зменшується інтеКрім того, забезпечується зменшення споживаної нсивність зносу поверхонь тертя робочих органів потужності електронасоса та витрати силового цього насоса. Разом із забезпечуваним винаходом кабеля завдяки можливості зменшення глибини підвищенням ефективності охолодження електроспускання електродвигуна 1 в свердловину 17, насоса та спрощенням конструкції, у порівнянні з тобто можливості застосування коротших силових найближчим аналогом, це дає можливість підвикабелей підведення електроенергії до електродвищити надійність заглибних електронасосів. гуна 1. Під час роботи електронасоса зберігається Заглибний електронасос працює таким чином. надійна фіксація верхнього кінця 5 сорочки 4 на При включені в роботу заглибного електронакорпусі протектора 2. Завдяки тому, що вн утрішній соса (Фіг.1) відкачувана рідина 20, яка відбираєтьдіаметр накидної гайки 10 і зовнішній діаметр верся в свердловині 17 з нафтоносного пласта крізь хньої частини 6 корпусу протектора 2 менший, ніж ділянку перфорації 19 стінки обсадної труби 18, зовнішній діаметр фланця 12 насоса 3, запобігапід дією створюваного працюючим насосом 3 пеється відкручування та піднімання гайки 10 більш, репаду тиску, утворюючого зусилля всмоктування ніж на величину зазора 13, який дорівнює, напривідкачуваної рідини 20 на вході в електронасос, клад, 5мм. утвореним нижнім відкритим кінцем сорочки 4, Завдяки тому, що потік відкачуваної рідини 20, утворює потік рідини, напрямок якого вказаний поперед його надходженню в насос 3, обов'язково стрілками. Цей потік рідини, що бере початок від огинає зовнішні поверхні електродвигуна 1 і протеділянки перфорації 19, під дією створюючого пектора 2, забезпечуючи їх інтенсивне охолодження, репад тиску зусилля всмоктування насоса 3 споелектронасос, виконаний згідно з винаходом, здачатку находить від ділянки перфорації 19 униз тний надійно працювати в експлуатаційних свердсвердловини 17, у напрямку до впускного отвору ловинах в різних місцеположеннях відносно ділянижнього кінця сорочки 4, як вказано стрілками. нок перфорації 19, як вище їх, що припустимо при При цьому, завдяки дії ефекта гравітації, природнизькому відсотковому вмісті газу в пластовій ріним шляхом відбувається відділення від відкачудині, так і нижче цих ділянок перфорації. З тієї ж ваної рідини 20 розчиненої в ній газової фракції та причини, через забезпечуване зберігання працечасткове відділення механічних домішок. здатності електронасоса незалежно від його місПузири вільного газу, як легкіші, підіймаються цеположення відносно джерела відкачуваної рідиу вер хню частину свердловини 17, частка механічни, заглибний електронасос, який заявляється, них домішок осаджується на дно цієї свердловини. можна використовувати, наприклад, для подання Направлений униз потік рідини 20, проходячи крізь води з відкритих природних водних джерел, назазор кільцевого поперечного перерізу між внутріприклад водойм і т. ін., у нагнітальні свердловини, шньою поверхнею стінки обсадної труби 18 сверда також для інших цілей. Цим забезпечується розловини 17 і зовнішньою поверхнею сорочки 4, огиширення галузі застосування. нає зовнішню поверхню сорочки 4, забезпечуючи Забезпечувана винаходом можливість устанотепловідведення від неї. влювати електронасос в експлуатаційних свердДалі виникає, під дією працюючого насоса 3, ловинах нижче ділянки перфорації 19, як показано всмоктування потока відкачуваної рідини 20 в пона Фіг.1, дозволяє збільшити приплив відкачуваної рожнину 15 сорочки 4 крізь отвір нижнього кінця рідини 20 із продуктивного пласта в свердловину цієї сорочки. У порожнині 15 сорочки 4 потік рідини 17 під час роботи заглибного електронасоса за 20 проходить увер х, в напрямку до наскрізних рахунок зменшення висоти стовпа рідини, що наотворів 14 у верхній частині 6 корпусу протектора тискує на продуктивний пласт на ділянці перфора2, які ведуть у порожнину насоса 3 (не показана). ції 19, обумовленого збільшенням глибини розміЦей потік рідини проходить крізь зазор кільцевого щення прийому насоса 3. Збільшення припливу в поперечного перерізу між внутрішню поверхнею свердловину 17 відкачуваної рідини 20 дозволяє сорочки 4 та зовнішніми бічними поверхнями елекзбільшити об'єм відкачуваної рідини 20 в одиницю тродвигуна 1 і протектора 2, забезпечуючи, завдячасу у разі застосування електронасоса більш вики досить високої швидкості потока, інтенсивне сокої продуктивності з міцнішим електродвигутепловідведення від зовнішніх поверхонь електроном 1. двигуна 1 і протектора 2, які він обходить, що заЕлектронасос, зображений на Фіг.2, працює безпечує досить ефективне охолодження електаналогічно електронасосу, зображеному на Фіг.1. ронасоса. Різниця полягає в тому, що потік відкачуваної ріВ порожнині 15 сорочки 4 відбувається дальдини 20 надходить в порожнину 15 сорочки 4 не ше відділення механічних домішок від відкачуваної безпосередньо зі свердловини 17, а крізь затримурідини 20 за рахунок ефекту гравітації. Відділені вальний фільтр 9 і всмоктувальний трубопровід 8. від рідини механічні домішки осідають на дно свердловини 17. Потік рідини 20, в основному очищений від механічних домішок і практично позбавле 11 77713 12 13 Комп’ютерна в ерстка О. Гапоненко 77713 Підписне 14 Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601