глубинное гидроприводное насосное устройство

Формула изобретения

Глубинное гидроприводное насосное устройство, содержащее спускаемую в скважину на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) гирлянду диафрагменных погружных насосов, рабочие полости каждого из которых подключены к общим магистралям для подачи пульсирующего потока рабочей жидкости, обеспечивающим режимы всасывания и нагнетания в рабочей камере, сообщенной через клапаны с затрубным пространством скважины и трубопроводом НКТ, и насосный блок, состоящий из бака с рабочей жидкостью, узла гидроавтоматики, гидросилового агрегата и вспомогательного узла, причем последний содержит гидронасос, обеспечивающий подачу из бака рабочей жидкости в гидравлическую линию узла гидроавтоматики, и компрессор, обеспечивающий подачу сжатого воздуха в пневматическую линию этого узла, а гидросиловой агрегат содержит сообщенный с баком рабочей жидкости гидроаккумулятор, сообщенный, в свою очередь, через управляемую электронным блоком систему электромагнитных клапанов с магистралями погружных насосов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам для добычи высоковязкой нефти и битума из буровых скважин.

Известно глубинное гидроприводное устройство, содержащее спускаемый в скважину на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) погружной насос, рабочие полости которого подключены к магистралям для подачи пульсирующего потока рабочей жидкости, обеспечивающим режимы всасывания и нагнетания в рабочей камере, сообщенной через клапаны с затрубным пространством скважины и трубопроводом НКТ, и насосный блок, состоящий из бака с рабочей жидкостью, узла гидроавтоматики и гидросилового агрегата (см. RU 2331757, опубл. 10.01.2008). Недостатками известного устройства являются использование в качестве генератора пульсирующих потоков жидкости громоздкого плунжерного насоса, сложность регулирования за счет изменения оборотов на его валу и ненадежность, обусловленная использованием одного погружного насоса.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков. Технический результат заключается в повышении производительности, упрощении конструкции и регулировки рабочих режимов, а также повышении надежности устройства. Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что глубинное гидроприводное насосное устройство содержит спускаемую в скважину на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) гирлянду диафрагменных погружных насосов, рабочие полости каждого из которых подключены к общим магистралям для подачи пульсирующего потока рабочей жидкости, обеспечивающим режимы всасывания и нагнетания в рабочей камере, сообщенной через клапаны с затрубным пространством скважины и трубопроводом НКТ, и насосный блок, состоящий из бака с рабочей жидкостью, узла гидроавтоматики, гидросилового агрегата и вспомогательного узла, причем последний содержит гидронасос, обеспечивающий подачу из бака рабочей жидкости в гидравлическую линию узла гидроавтоматики, и компрессора, обеспечивающего подачу сжатого воздуха в пневматическую линию этого узла, а гидросиловой агрегат содержит сообщенный с баком рабочей жидкости гидроаккумулятор, сообщенный, в свою очередь, через управляемую электронным блоком систему электромагнитных клапанов с магистралями погружных насосов.

На фиг.1 представлена схема предлагаемого устройства;

на фиг.2 - диафрагменный погружной насос.

Глубинное гидроприводное насосное устройство включает:

1 - колонну насосно-компрессорных труб (НКТ), представляющую собой трубопровод подачи перекачиваемой жидкости от гирлянды насосов к месту назначения;

41, 51, 61 - трубопроводы подачи перекачиваемой жидкости от насосов 26, 27, 28, 29 к трубопроводу 1 и скрепления их между собой;

411 - внутренние трубопроводы подачи перекачиваемой жидкости между насосами 26, 27, 28, 29;

2, 3 - магистрали подачи рабочей жидкости к гирлянде насосов от гидроприводного блока и обратно;

42, 43, 52, 53, 62, 63 - трубопроводы подачи рабочей жидкости между насосами 26, 27, 28, 29;

422, 433 - внутренние трубопроводы подачи рабочей жидкости между насосами 26, 27, 28, 29;

6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 - трубопроводы гидроприводного блока;

15, 16, 17, 18 - гидроклапаны с электромагнитным управлением;

19 - электрический блок управления клапанами 15, 16, 17, 18;

20 - редукционный гидроклапан с пневмогидравлическими элементами настройки на необходимое рабочее давление;

21 - гидроаккумулятор;

22 - основной рабочий гидронасос;

23 - бак для рабочей жидкости;

24 - компрессор;

25 - вспомогательный гидронасос;

M ₁, M₂ - манометры;

B₁ , В₂, В₃, В₄, B₅ - вентили;

26, 27, 28, 29 - гидроприводные погружные насосы (к-во устанавливается по необходимости один и более);

30 - диафрагма;

31, 32 - рабочие полости приводных гидроцилиндров;

33 - нагнетающий клапан;

34 - заборный клапан;

35 - рабочая камера насоса;

36 - поршень гидроцилиндра;

37 - шток гидроцилиндра (приводной шток диафрагмы 30).

Функционально устройство можно разделить на две части: насосный блок и гирлянду диафрагменных погружных насосов. Насосы 26, 27, 28, 29 спущены в скважину на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) в виде трубопровода 1. Для подачи пульсирующего потока рабочей жидкости рабочие полости 31, 32 насосов 26, 27, 28, 29 подключены к общим магистралям 2, 3, обеспечивающим режимы всасывания и нагнетания в рабочей камере 35. Рабочая камера 35 через клапан 34 сообщается с затрубным пространством скважины, а через клапан 33 - с трубопроводом 1. Насосный блок включает бак с рабочей жидкостью 23, узел гидроавтоматики, гидросиловой агрегат и вспомогательный узел. Вспомогательный узел содержит гидронасос 25, обеспечивающий подачу из бака рабочей жидкости 23 в гидравлическую линию узла гидроавтоматики, и компрессор 24, обеспечивающий подачу сжатого воздуха в пневматическую линию этого узла. Гидросиловой агрегат содержит гидроаккумулятор 21, сообщенный с баком рабочей жидкости 23 и магистралями 2, 3 погружных насосов 26, 27, 28, 29. Между гидроаккумулятором 21 и магистралями 2, 3 расположена управляемая электронным блоком 19 система электромагнитных клапанов 15, 16, 17, 18.

Устройство работает следующим образом.

В скважину опускается гирлянда гидроприводных насосов 26, 27, 28, 29, скрепленных между собой трубопроводами 41, 51, 61 и прикрепленных к трубопроводу 1. К трубопроводу 1 крепятся магистрали 2, 3 для подачи рабочей жидкости к насосам 26, 27, 28, 29. Трубопроводы 42, 43, 52, 53, 62, 63 крепятся к трубопроводам 41, 51, 61 для подачи рабочей жидкости между насосами 26, 27, 28, 29. Трубопроводы 1, 41, 51, 61, 411 обеспечивают подачу перекачиваемой жидкости по всей гирлянде и трубопроводу 1 к месту назначения. Магистрали 2 и 3 вместе с трубопроводами 42, 52, 62, 422 и 43, 53, 62, 433 обеспечивают подачу рабочей жидкости к рабочим полостям 31, 32 насосов 26, 27, 28, 29 и возврата рабочей жидкости в насосный блок. Наполнение рабочих камер 35 насосов 26, 27, 28, 29 осуществляется через клапаны 34 из внешнего пространства насосов. На удобном расстоянии от скважины устанавливается насосный блок. В ресивер клапана 20 закачивается компрессором 24 через В₂ трубопровод 9 воздух, далее компрессор отключают, В₂ закрывают, открывают В₃ и гидронасос 25 закачивает по трубопроводу 9 рабочую жидкость до необходимого давления. После этого гидронасос 25 отключают, а В₃ закрывают. Клапан 20 устанавливает необходимое рабочее давление.

Затем включают гидронасос 22, рабочая жидкость из бака 23 через B₁ и трубопровод 4, насос 22, трубопровод 5, гидроаккумулятор 21, трубопровод 7 и трубопроводы 13, 14 подается к клапанам 15, 16. При этом избыток рабочей жидкости через трубопровод 10, клапан 20 и трубопровод 6 возвращается в бак 23. Клапаны 15, 16, 17, 18 подключают к источнику электроэнергии. Электронный блок управления клапанами 19 подает с заданным интервалом времени электрические сигналы на клеммы «а» и «в» поочередно.

Включение клапанов 15, 17 и 16, 18 происходит следующим образом.

Режим 1: 15, 17 - включены (открыты)

16, 18 - отключены (закрыты).

Рабочая жидкость через клапан 15 по магистрали 3 подается на гирлянду насосов 26, 27, 28, 29. Поршни 36 перемещают вниз штоки 37 и прогибают диафрагмы 30. Через клапаны 34 происходит наполнение камер 35 перекачиваемой жидкостью. В это время из камер 32 рабочая жидкость по трубопроводам 422, 42, 52, 62, магистраль 2, клапан 17 и трубопровод 6 возвращается в бак 23.

Режим 2: клапаны 16, 18 - включены (открыты)

15, 17 - отключены (закрыты).

Рабочая жидкость через клапан 16 и магистраль 2 подается на гирлянду насосов 26, 27, 28, 29 через трубопроводы 422, 42, 52, 62 в рабочие полости 32. Поршни 36 перемещают вверх штоки 37 и прогибают диафрагмы 30. Через клапаны 33 происходит выдавливание перекачиваемой жидкости из камер 35 через трубопроводы 411, 41, 51, 61 и подача в трубопровод 1 для подачи к месту назначения через В₅. При этом М₂ обеспечивает визуальный контроль работы насосов 26, 27, 28, 29. В это время из камер 31 рабочая жидкость по трубопроводам 433, 43, 53, 63, магистраль 3, клапан 18 и трубопроводы 11, 6 возвращается в бак 23. Далее циклы повторяются.

Предлагаемое глубинное гидроприводное насосное устройство позволяет:

- повысить производительность за счет увеличения количества погружных автономно работающих насосов (гирлянда);

- упростить схему и снизить металлоемкость за счет применения электронного блока управления потоками рабочей жидкости;

- увеличить надежность системы за счет применения гирлянды погружных насосов (при отказе одного или нескольних насосов устройство продолжает работу);

- расширить диапазон и упростить регулирование частоты пульсирующих потоков рабочей жидкости электронным блоком управления, что, в свою очередь, позволяет точно и в широких пределах регулировать производительность устройства даже при выходе из строя одного или нескольких погружных насосов.