погружной диафрагменный электронасос

Формула изобретения

1. Погружной диафрагменный электронасос для подъема пластовой жидкости из скважин, содержащий электродвигатель, механическую передачу, гидравлический привод диафрагмы, рабочую камеру с всасывающим и нагнетательным клапанами, расположенными в головке насоса вертикально и соосно, причем всасывающий клапан включает шаровой затвор, установленный с возможностью контакта с плоской рабочей поверхностью седла, а рабочая камера сообщена с входом в нагнетательный клапан при помощи вертикального канала, отличающийся тем, что всасывающий клапан снабжен цилиндрической решеткой для поджима седла к головке насоса и установлен в последней со стороны, обращенной к диафрагме, головка в зоне расположения рабочей поверхности седла снабжена внутренней кольцевой канавкой, сообщенной с указанным вертикальным каналом и охватывающей решетку, последняя на торце в зоне расположения канавки снабжена радиальными каналами, выходящими к рабочей поверхности седла всасывающего клапана.

2. Электронасос по п. 1, отличающийся тем, что нагнетательный клапан снабжен цилиндрической решеткой с радиальными каналами и в его корпусе выполнена кольцевая канавка, сообщенная через радиальные каналы в решетке и наклонные каналы в корпусе с напорным трубопроводом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области насосостроения и может быть использовано, преимущественно, в погружных объемных насосах для подъема пластовой жидкости из скважин.

Известен погружной диафрагменный электронасос для добычи нефти, содержащий электродвигатель, механическую передачу, насос плунжерный с гидравлическим приводом диафрагмы, головкой, в которой размещены вертикальный нагнетательный и наклонный к его оси всасывающий клапаны /1/.

В известном насосе корпус всасывающего клапана снабжен выходящими в кольцевую проточку радиальными отверстиями в количестве не менее трех, а его камера сообщена с камерой нагнетательного клапана.

Недостатками такой конструкции насоса являются то, что кольцевая проточка на корпусе всасывающего клапана и резьба головки насоса, в которую ввинчивается корпус клапана, полностью заполняется песком, содержащимся в пластовой жидкости во время эксплуатации насоса и, кроме того, корпус клапана выходит открытой резьбой в рабочую полость насоса. Это приводит к тому, что нагнетательный клапан практически невозможно вывернуть из головки насоса, при этом теряется эффективность отвода попутного газа из камеры всасывающего клапана.

Кроме того, наклонное расположение всасывающего клапана способствует сосредоточению попутного газа в верхней полости решетки с одной стороны шара. При всасывающем ходе диафрагмы, освободившейся от большого давления, газ выходит навстречу потоку пластовой жидкости и препятствует ее проходу в рабочую полость насоса.

Наиболее близким к описываемому техническому решению является насос для подачи жидкости из скважин, содержащий корпус с редуктором, эксцентриковым приводом, гидравлическим приводом диафрагмы, камеру, сбрасываемую клапанную коробку, сливной клапан с подпружиненным поршнем и самоуплотняющейся манжетой /2/.

Недостатком такой конструкции насоса является то, что при работе эксцентрикового привода подобного типа возникает вибрация, которая крайне отрицательно воздействует на резиновые уплотнительные кольца, способствует их быстрому износу и, вследствие этого, нарушается герметичность соединения клапанного блока с камерой насоса, что приводит к резкому снижению подачи последнего.

Осаждение песка при прохождении пластовой жидкости происходит не только в предназначенной для этого накопительной камере, но и в зазоре между насосно-компрессорной трубой и корпусом сливного клапана, где установлена самоуплотняющаяся манжета.

Выдернуть при этом клапанную коробку полностью из насоса представляется проблематичным.

Согласно установленному технологическому процессу на местах эксплуатации в целях ускорения вывода на рабочий режим опущенного в скважину насоса, сверху через межтрубное пространство прокачивается технологическая жидкость, которая под большим давлением проходит через приемный фильтр, всасывающий и нагнетательный клапаны насоса, заполняет насосно-компрессорные трубы и выходит в наземный трубопровод, прочищая и прогревая /для зимних условий/, последний до ввода в общий трубопровод.

При этом жидкость, проходя через клапаны, разрушает их. Происходит это потому, что весь поток жидкости проходит через ограниченный зазор между шаром и решеткой клапана, приводя шар в хаотическое колебательное движение. Шар, имея значительную массу, помноженную на скорость потока, ударяется с большой силой в ножку, сламывает ее и разрушает стенки решетки. Резиновые детали клапана просто вымываются потоком жидкости через отверстия в основании решетки.

В случае, если опущенный в скважину насос оснащен сбрасываемой клапанной головкой, то давлением технологической жидкости из межтрубного пространства она поднимается вверх, освобождая свое место для прохода жидкости.

При этом в обоих случаях насосы полностью теряют свою работоспособность.

Технический результат изобретения состоит в повышении надежности и производительности насоса в целом.

Технический результат достигается тем, что в известном погружном диафрагменном насосе, содержащем электродвигатель, механическую передачу гидравлический привод диафрагмы, рабочую камеру с всасывающим и нагнетательным клапанами, расположенными в головке насоса вертикально, соосно один другому. Причем, всасывающий клапан включает шаровой затвор, установленный с возможностью контакта с плоской рабочей поверхностью седла, а рабочая камера сообщена со входом в нагнетательный клапан при помощи вертикального канала, всасывающий клапан снабжен цилиндрической решеткой для поджима седла к головке насоса и установлена в последней со стороны, обращенной к диафрагме, головка в зоне расположения рабочей поверхности седла снабжена внутренней кольцевой канавкой, сообщенной с указанным вертикальным каналом и охватывающей решетку, последняя на торце в зоне расположения канавки снабжена радиальными каналами, выходящими к рабочей поверхности седла всасывающего клапана.

Кроме того, нагнетательный клапан снабжен аналогичной цилиндрической решеткой с радиальными каналами и в его корпусе выполнена кольцевая канавка, сообщенная через радиальные каналы в решетке и наклонные каналы в корпусе с напорным трубопроводом.

Описанное техническое решение позволяет повысить эффективность и расширить область применения погружных диафрагменных насосов для добычи нефти из скважин с повышенным содержанием попутного газа и песка.

На фиг. 1 схематично изображен диафрагменный электронасос для добычи нефти из скважин, на фиг. 2 первый вариант выполнения головки насоса с клапанами, на фиг. 3 второй вариант выполнения головки насоса.

Электронасос представляет собой моноблочную конструкцию и состоит из электродвигателя 1, конического редуктора 2, эксцентрикового привода 3, плунжерного насоса 4 и головки 5 с клапанами.

Внутренняя полость электронасоса заполнена маслом и изолирована от перекачиваемой среды эластичной диафрагмой 6, расположенной в головке насоса. В нижней части электродвигателя установлен резиновый компенсатор 7, предназначенный для компенсации температурного расширения масла. Нагнетательный клапан 8 помещен в резьбовой корпус 9, который ввинчивается в верхнюю часть головки насоса. Всасывающий клапан 10 размещен на одной оси с нагнетательным клапаном в нижней части головки насоса, при этом его детали: уплотнительная прокладка 11, седло 12, шар 13, решетка 14 в сборе с ножкой, пружина 15 и амортизационные втулки 16 и 17 устанавливаются непосредственно в головку насоса со стороны диафрагмы 6 /фиг. 2/ или со стороны нагнетательного клапана /фиг. 3/.

Камера, в которую устанавливается всасывающий клапан, имеет кольцевую проточку 13, расположенную в одной плоскости с рабочей поверхностью седла 12 и выходящими радиальными каналами 19 решетки 14, а также соединенную с вертикальными каналами 21 головки насоса.

Корпус нагнетательного клапана 9 имеет наклонные каналы 25 и кольцевую проточку 26, соединяющую каналы с внутренней камерой нагнетательного клапана 8.

Насос работает следующим образом.

Электродвигатель 1 через редуктор 2 и эксцентриковый привод 3 приводит в действие плунжерный насос 4, который, в свою очередь, обеспечивает гидропривод эластичной диафрагмы 6 и работу клапанов 8 и 10. Пластовая жидкость через входное отверстие 20 в головке насоса проходит при всасывающем ходе диафрагмы в рабочую полость 22 и выходит при нагнетательном ходе диафрагмы через вертикальные каналы 21 и нагнетательный клапан 8 в напорный трубопровод 23, на котором подвешен насос.

Попутный газ, попадающий при работе насоса в его рабочую полость и камеру всасывающего клапана 24, стремясь занять верхнее положение, через радиальные каналы 19 выходит в кольцевую проточку 18 и вертикальные каналы 21 и оттуда при нагнетательном ходе диафрагмы 6 выбрасывается через нагнетательный клапан 8 в напорный трубопровод 23.

При этом в случае, когда через насос прокачивается технологическая жидкость, основной объем ее проходит через каналы 19, проточку 18, каналы 21, проточку 26 и каналы 25, минуя отверстия 27 в основаниях решеток клапанов, сохраняя последние в работоспособном состоянии.

Вариант расположения всасывающего клапана в головке насоса, указанного на фиг. 3, способствует тому, что клапан будет работать в одинаковом режиме с нагнетательным клапаном, повысится коэффициент подачи и надежность работы насоса в целом.