устройство амортизатора электроцентробежного насоса в скважине

Формула изобретения

Устройство амортизатора для гашения вибрации установки электроцентробежного насоса и предотвращения маятникового эффекта подвески насосно-компрессорных труб в нефтяных и водозаборных скважинах, содержащее корпус с кольцевыми секторами из эластичного материала, распределенными равномерно по наружной поверхности, пазы для перетока рабочей среды и расположения электрокабеля электроцентробежного насоса, отличающееся тем, что кольцевые сектора выполнены в виде набора разрезных дисков, в дисках размещены радиальные прорези на наружных поверхностях, каналы гидравлической связи для перетока рабочей среды, открытые и закрытые пазы для расположения электрокабеля электроцентробежного насоса и кольцевые обточки на торцевых поверхностях дисков с возможностью их взаимодействия с соответствующими кольцевыми расточками на торцевых поверхностях распорных разрезных колец, расположенных между дисками на наружной поверхности соединительной головки модуль-секции электроцентробежного насоса, причем разрезы дисков с закрытыми пазами смещены относительно друг друга, а наружные поверхности дисков, поочередно, с натягом взаимодействуют с внутренней поверхностью эксплуатационной колонны в скважине.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области горного дела, в частности к нефтедобывающей отрасли, и может быть использовано для гашения вибрации, предотвращения маятникового эффекта, предохранения электрокабеля от механических повреждений установок электроцентробежных насосов с подвеской насосно-компрессорных труб в нефтегазодобывающих и водозаборных скважинах как при спускоподъемных операциях, так и в процессе эксплуатации.

Известны устройства для гашения колебаний, содержащие корпус гидроцилиндра, поршень со штоком, дросселирующие отверстия, опорные кольца [авторское свидетельство СССР № 1610127 A1, F16F 9/50, 1990; авторское свидетельство СССР № 697763 А, F16F 9/48,1979].

Недостатком известных устройств являются их ограниченные функциональные возможности, особенно при использовании в экстремальных условиях, которые имеют место в нефтяных и водозаборных скважинах, оснащенных электроцентробежными насосами.

Наиболее близким к изобретению является устройство амортизатора для гашения вибрации установки электроцентробежного насоса и предотвращение маятникового эффекта подвески насосно-компрессорных труб в нефтяных и водозаборных скважинах, содержащее корпус с кольцевыми секторами из эластичного материала, распределенными равномерно по наружной поверхности, пазы для перетока рабочей среды и расположения электрокабеля электроцентробежного насоса [RU 2206792 С2, кл. F04В 47/14, F16F 1/376, 27.04.2002].

Недостатками известного устройства является его ограниченная функциональная возможность, а также его эксплуатационная ненадежность в нефтяных и водозаборных скважинах.

Задача изобретения состоит в расширении функциональных возможностей при использовании устройства амортизатора в нефтяных и водозаборных скважинах, где температура рабочей среды достигает 100°С и более, где устройство амортизатора испытывает большие механические нагрузки как в процессе эксплуатации, так и при спускоподъемных операциях подвески насосно-компрессорных труб, оснащенных установками электроцентробежных насосов.

При эксплуатации скважин электроцентробежными насосами происходят аварии, обрывы по фланцевым соединениям, корпусам, шейкам секций электроцентробежных насосов.

Основной причиной аварий являются вибрация и маятниковый эффект электроцентробежного насоса с подвеской насосно-компрессорных труб в процессе его эксплуатации, а также механические повреждения кабеля в скважине в процессе выполнения спускоподъемных операций.

Технический результат достигается тем, что в устройстве амортизатора для гашения вибрации установки электроцентробежного насоса и предотвращения маятникового эффекта подвески насосно-компрессорных труб в нефтяных и водозаборных скважинах, содержащем корпус с кольцевыми секторами из эластичного материала, распределенными равномерно по наружной поверхности, пазы для перетока рабочей среды и расположения электрокабеля электроцентробежного насоса, согласно изобретению кольцевые сектора выполнены в виде набора разрезных дисков, в дисках размещены радиальные прорези на наружных поверхностях, каналы гидравлической связи для перетока перекачиваемой среды, открытые и закрытые пазы для расположения электрокабеля электроцентробежного насоса и кольцевые обточки на торцевых поверхностях дисков с возможностью их взаимодействия с соответствующими кольцевыми расточками на торцевых поверхностях распорных разрезных колец, расположенных между дисками на наружной поверхности соединительной головки модуль-секции электроцентробежного насоса, причем разрезы дисков с закрытыми пазами смещены относительно друг друга, а наружные поверхности дисков, поочередно, с натягом взаимодействует с внутренней поверхностью эксплуатационной колонны в скважине.

На фиг.1 изображено устройство амортизатора электроцентробежного насоса в скважине.

На фиг.2 - вид Б на фиг.1.

На фиг.3 - сечение А-А на фиг.2.

На фиг.4 изображен вариант монтажа разрезных дисков на наружной поверхности соединительной головки модуль-секции электроцентробежного насоса при выполнении на торцевых поверхностях кольцевых выступов, взаимодействующих с кольцевыми канавками, выполненных на торцевых поверхностях распорных разрезных колец.

На фиг.5 изображен вариант монтажа разрезных дисков на наружной поверхности соединительной головки модуль-секции электроцентробежного насоса с гладкими торцевыми поверхностями, взаимодействующих с гладкими торцевыми поверхностями разрезных распорных колец.

Устройство амортизатора электроцентробежного насоса в скважине содержит:

диски 1 (фиг.1, фиг.2, фиг.3, фиг.4, фиг.5);

наружные поверхности 2 дисков 1;

открытые пазы 3 дисков 1;

закрытые пазы 4 дисков 1;

распорные кольца 5;

торцевые поверхности 6 распорных колец 5;

кольцевые расточки 7 на торцевых поверхностях 6 распорных колец 5;

электрокабель 8 электроцентробежного насоса;

эксплуатационную колонну 9;

внутреннюю поверхность 10 эксплуатационной колонны 9;

соединительную головку 11 модуль-секции электроцентробежного насоса;

наружную поверхность 12 соединительной головки 11;

каналы гидравлической связи 13;

торцевые поверхности 14 дисков 1;

кольцевые обточки 15 на торцевых поверхностях 14 дисков 1;

соединительную муфту 16;

разрезы 17 в дисках 1 с открытыми пазами 3 (фиг.3);

разрезы 18 в дисках 1 с закрытыми пазами 4;

радиальные прорезы 19 на наружных поверхностях 2 дисков 1;

угол смещения ( ) 20 разрезов 18 относительно друг друга в дисках 1 с закрытыми пазами 4;

разрезы 21 распорных колец 5;

кольцевые канавки 22 на торцевых поверхностях 6 распорных колец 5 (фиг.4);

кольцевые выступы 23 на торцевых поверхностях 14 дисков 1;

гладкие поверхности 24 торцов 6 распорных колец 5 (фиг.5);

гладкие поверхности 25 торцов 14 дисков 1;

В статическом положении элементы устройства амортизатора электроцентробежного насоса взаимодействуют следующим образом.

На наружную поверхность 12 соединительной головки 11 модуль-секции электроцентробежного насоса через разрезы 18 с закрытыми пазами 4 и через разрезы 17 с открытыми пазами 3 устанавливаются диски 1.

Между торцевыми поверхностями 14 дисков 1 через разрезы 21 устанавливаются распорные кольца 5 на наружную поверхность 12 соединительной головки 11 модуль-секции электроцентробежного насоса.

При этом кольцевые расточки 7, выполненные на торцевых поверхностях 6 распорных колец 5, взаимодействуют с кольцевыми обточками 15, выполненными на торцевых поверхностях 14 дисков 1.

После монтажа дисков 1 и распорных колец 5 на наружную поверхность 12 соединительной головки 11 модуль-секции электроцентробежного насоса электрокабель 8 проходят через открытые 3 и закрытые 4 пазы дисков 1, а разрезы 18 дисков 1 с закрытыми пазами 4 смещены относительно друг друга на угол ( ) 20.

Устройство амортизатора для гашения вибрации установки электроцентробежного насоса и предотвращения маятникового эффекта подвески насосно-компрессорных труб одно или более устанавливаются на наружные поверхности 12 соединительных головок 11 модуль-секции электроцентробежного насоса, а при необходимости на наружной поверхности насосно-компрессорных труб.

В процессе спуска подвески насосно-компрессорных труб с установкой электроцентробежного насоса, с электрокабелем 8 и с устройствами амортизатора через каналы гидравлической связи 13 происходит переток рабочей среды и давление в объемах эксплуатационной колонны 9, разделенных устройствами амортизатора, выравнивается.

При этом электрокабель 8 проходит через открытые 3 и закрытые 4 пазы дисков 1, что позволяет предохранить электрокабель 8 от механических повреждений в процессе спуска-подъема подвески насосно-компрессорных труб с электроцентробежным насосом при взаимодействии устройства амортизатора с внутренней поверхностью 10 эксплуатационной колонны 9, соединенной в муфте 16.

Наличие радиальных прорезей 19 на наружных поверхностях 2 в дисках 1 обеспечивает эластичность дисков 1 при их взаимодействии через наружные поверхности с внутренними поверхностями 10 эксплуатационной колонны 9 при спускоподъемных операциях подвески насосно-компрессорных труб.

На фиг.4 изображен вариант устройства амортизатора, в котором на торцевых поверхностях 14 дисков 1 выполнены кольцевые выступы 23, а на торцевых поверхностях 6 распорных колец 5 выполнены кольцевые канавки 22, что увеличивает надежность соединительных дисков 1 и распорных колец 5 и обеспечивает надежность устройства амортизатора, установленного на наружной поверхности 12 соединительной головки модуль-секции электроцентробежного насоса, для горизонтальных скважин.

На фиг.5 изображен вариант устройства амортизатора, в котором торцы 6 распорных колец 5 имеют гладкие поверхности 24, взаимодействующие с гладкими поверхностями 25 торцов 14 в дисках 1, и предназначены для неглубоких скважин, например водозаборных скважин.

В процессе спуска подвески насосно-компрессорных труб с установкой электроцентробежного насоса с электрокабелем и с устройством амортизатора для обеспечения расчетного натяга одни диски могут изгибаться в результате взаимодействия с внутренней поверхностью 10 эксплуатационной колонны 9, другие диски могут контактировать с внутренней поверхностью 10 эксплуатационной колонны 9 и последующие диски могут располагаться с зазором относительно внутренней поверхности 10 эксплуатационной колонны 9, так как внутренняя поверхность 10 эксплуатационной колонны согласно ГОСТ 632-80 (трубы обсадные и муфты к ним) пункт 1.4 имеет отклонения по размерам при изготовлении и изменяется в процессе эксплуатации.

В динамическом положении элементы устройства амортизатора взаимодействуют следующим образом.

В процессе вращения электроцентробежного насоса диски 1 наружными поверхностями 2 с расчетным натягом взаимодействуют с внутренней поверхностью 10 эксплуатационной колонны 9, что позволяет снизить вибрацию электроцентробежного насоса и одновременно предотвратить маятниковый эффект электроцентробежного насоса и подвески насосно-компрессорных труб.

Предложенное новое техническое решение устройства амортизатора для гашения вибрации и предотвращения маятникового эффекта установок электроцентробежных насосов и подвески насосно-компрессорных труб, а также предохранения электрокабеля от механических повреждений при выполнении спускоподъемных операций в нефтяных и водозаборных скважинах отличается от известных технических решений новизной, просто в изготовлении, удобно при монтаже и демонтаже, надежно в эксплуатации, конкурентоспособно и его использование в производстве даст положительный технико-экономический эффект.