RU2493434C1 - Hydraulic-driven pump set - Google Patents

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: main pump 1 is made in the form of a stemless cylinder 8 with a doubled piston 9 filled with a sealant 10 and comprises an elastic element 11 for pressing of the sealant 10. Movement of the piston 9 during suction is carried out with a well fluid. The working fluid compensator 6 is also made in the form of a stemless cylinder 18 with a doubled piston 19 filled with a sealant 20 and comprising an elastic element 21 for pressing of the sealant 20.

EFFECT: expanded operational parameters, simplified design and increased reliability of hydraulic-driven pump sets.

5 dwg, 2 cl

Description

Изобретение относится к гидроприводным насосным установкам и может использоваться для добычи нефти, воды и других жидкостей из скважин.The invention relates to hydraulic pumping units and can be used for oil, water and other liquids from wells.

Известны гидроприводные насосные установки по патентам: RU 2166668 С1, МПК⁷ F04B 47/08; RU 2173404 С1, МПК⁷ F04B 47/08; RU 2210003 С1, МПК⁷ F04B 47/08; RU 2235907 С1, МПК⁷ F04B 47/06; RU 2255245 С2, МПК⁷ F04B 47/08; RU 2296884 С2, МПК⁷ F04B 47/06.Known hydraulic pumping units for patents: RU 2166668 C1, IPC ⁷ F04B 47/08; RU 2173404 C1, IPC ⁷ F04B 47/08; RU 2210003 C1, IPC ⁷ F04B 47/08; RU 2235907 C1, IPC ⁷ F04B 47/06; RU 2255245 C2, IPC ⁷ F04B 47/08; RU 2296884 C2, IPC ⁷ F04B 47/06.

Основной недостаток этих насосных установок заключается в том, что они содержат систему наружных трубопроводов, увеличивающих диаметральный габарит. Это ограничивает эксплуатационный диапазон насосных установок, так как не позволяет использовать их в узких скважинах.The main disadvantage of these pumping units is that they contain a system of external pipelines that increase the diametric dimension. This limits the operational range of pumping units, as it does not allow their use in narrow wells.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является скважинный электроприводной насосный агрегат по патенту RU 2116512 C1, МПК⁶ F04B 47/08 от 27.07.1998 г., содержащий кинематически связанные друг с другом погружной электродвигатель и приводной насос, а также рабочий насос со всасывающим и нагнетательным клапанами.The closest in technical essence to the invention is a borehole electric pump unit according to patent RU 2116512 C1, IPC ⁶ F04B 47/08 from 07/27/1998, containing kinematically connected to each other a submersible electric motor and a drive pump, as well as a working pump with a suction and discharge valves.

Основной недостаток этой установки, заключается также в применении системы наружных трубопроводов, увеличивающих диаметральный габарит. Дополнительным недостатком является то, что уплотнения плунжеров и штока не обеспечивают надежную герметичность и не устраняют попадание скважинной жидкости в гидросистему. Кроме этого система плунжеров, соединенных штоком из-за своей длины приводит к заклиниванию при работе в искривленных скважинах. Все это снижает надежность насосной установки.The main disadvantage of this installation is also the use of external piping systems that increase the diametric dimension. An additional disadvantage is that the seals of the plungers and the rod do not provide reliable tightness and do not eliminate the ingress of well fluid into the hydraulic system. In addition, the system of plungers connected by a rod due to their length leads to jamming when working in deviated wells. All this reduces the reliability of the pump installation.

Таким образом, указанные недостатки ограничивают эксплуатационный диапазон и снижают надежность насосной установки.Thus, these disadvantages limit the operational range and reduce the reliability of the pumping unit.

Задачей изобретения является получение технического результата, выражающегося в расширении эксплуатационного диапазона, упрощении конструкции и повышении надежности насосной установки.The objective of the invention is to obtain a technical result, which is expressed in expanding the operating range, simplifying the design and increasing the reliability of the pumping unit.

Указанная задача в гидроприводной насосной установке, содержащей основной насос, вспомогательный насос, гидрораспределитель, электропривод и компенсатор рабочей жидкости, решается тем, что основной насос выполнен в виде бесштокового гидроцилиндра со сдвоенным поршнем, заполненным уплотнителем и содержащим упругий элемент для сжатия уплотнителя, а перемещение поршня при всасывании осуществляется скважинной жидкостью, причем компенсатор рабочей жидкости выполнен также в виде бесштокового гидроцилиндра со сдвоенным поршнем, заполненным уплотнителем и содержащим упругий элемент для сжатия уплотнителя.The indicated problem in a hydraulic drive pump installation containing a main pump, an auxiliary pump, a hydraulic distributor, an electric drive and a compensator for the working fluid is solved by the fact that the main pump is made in the form of a rodless hydraulic cylinder with a double piston filled with a sealant and containing an elastic element for compressing the sealant, and moving the piston when suction is carried out by the borehole fluid, and the compensator for the working fluid is also made in the form of a rodless hydraulic cylinder with a double piston, filled sealer and containing an elastic element for compressing the seal.

Проведенный научно-технический анализ предложения и уровня техники свидетельствует о том, что предлагаемое техническое решение для специалиста не следует явным образом из уровня техники, при этом признаки изложенной совокупности взаимосвязаны, находятся в причинно-следственной связи с ожидаемым результатом и являются необходимыми и достаточными для его получения.The scientific and technical analysis of the proposal and the level of technology indicates that the proposed technical solution for a specialist does not follow explicitly from the prior art, while the features of the set described above are interconnected, are causally related to the expected result, and are necessary and sufficient for it receipt.

Изобретение поясняется чертежами, где:The invention is illustrated by drawings, where:

на фиг.1 изображена насосная установка в разрезе;figure 1 shows a pump installation in section;

на фиг.2 изображен фрагмент насосной установки в разрезе, включающий основной насос в процессе всасывания скважинной жидкости;figure 2 shows a fragment of the pumping unit in the context, including the main pump in the suction process of the well fluid;

на фиг.3 изображен фрагмент насосной установки в разрезе, включающий компенсатор рабочей жидкости в процессе всасывания скважинной жидкости основным насосом;figure 3 shows a fragment of a pump installation in section, including a compensator for the working fluid in the process of suction of the well fluid by the main pump;

на фиг.4 изображен фрагмент насосной установки в разрезе, включающий основной насос в процессе вытеснения скважинной жидкости;figure 4 shows a fragment of the pumping unit in the context, including the main pump in the process of displacing the well fluid;

на фиг.5 изображен фрагмент насосной установки в разрезе, включающий компенсатор рабочей жидкости в процессе вытеснения скважинной жидкости основным насосом.figure 5 shows a fragment of the pumping unit in the context, including a compensator for the working fluid in the process of displacing the well fluid with the main pump.

Насосная установка, представленная на фиг.1, включает основной насос 1 для подачи скважинной жидкости в насосно-компрессорную трубу (не показано), вспомогательный насос 2 с гидрораспределителем 3, встроенные в бак 4 и электродвигатель 5 с компенсатором 6 рабочей жидкости 7.The pump installation, shown in figure 1, includes a main pump 1 for supplying well fluid to the tubing (not shown), an auxiliary pump 2 with a control valve 3, built into the tank 4 and an electric motor 5 with a compensator 6 of the working fluid 7.

Основной насос 1 выполнен в виде бесштокового гидроцилиндра 8 (см. фиг.2) со сдвоенным поршнем 9, заполненным уплотнителем 10 и содержащим упругий элемент 11 для сжатия уплотнителя 10. В качестве уплотнителя 10 может служить консистентная смазка, например «Литол 24», а в качестве упругого элемента 11 может служить обычная пружина растяжения. Для сочленения с баком 4 основной насос снабжен основанием 12 с каналом для подачи рабочей жидкости 7 в основной насос через патрубок 13 от гидрораспределителя 3 (см. фиг.1). Для крепления к насосно-компрессорным трубам (не показано) основной насос снабжен головкой 14 (см. фиг.2).The main pump 1 is made in the form of a rodless hydraulic cylinder 8 (see figure 2) with a twin piston 9, filled with a seal 10 and containing an elastic element 11 for compressing the seal 10. As a seal 10 can be a grease, for example, "Litol 24", and as the elastic element 11 can be a conventional tension spring. For articulation with the tank 4, the main pump is equipped with a base 12 with a channel for supplying the working fluid 7 to the main pump through the pipe 13 from the valve 3 (see figure 1). For fastening to tubing (not shown), the main pump is equipped with a head 14 (see figure 2).

Впускные клапаны 15 обеспечивают подачу скважинной жидкости 16 из скважины в основной насос. Выпускной клапан 17 обеспечивает подачу скважинной жидкости 16 в насосно-компрессорную трубу (не показано).The inlet valves 15 supply downhole fluid 16 from the well to the main pump. An exhaust valve 17 provides a borehole fluid 16 to a tubing (not shown).

Компенсатор 6 (см. фиг.3) и бак 4 заполнены рабочей жидкостью 7, например, гидравлическим маслом и сообщены между собой посредством полых валов вспомогательного насоса 2 и электродвигателя 5 (см. фиг.1). Компенсатор 6 (см. фиг.3), также как и основной насос, выполнен в виде бесштокового гидроцилиндра 18 (см. фиг.2) со сдвоенным поршнем 19, заполненным уплотнителем 20, и содержащим упругий элемент 21 для сжатия уплотнителя 20. Компенсатор 6 снабжен полым основанием 22, предохраняющим сдвоенный поршень 19 от выпадения и обеспечивающим доступ скважинной жидкости 16 в компенсатор.The compensator 6 (see figure 3) and the tank 4 are filled with a working fluid 7, for example, hydraulic oil and communicated with each other through the hollow shafts of the auxiliary pump 2 and the electric motor 5 (see figure 1). The compensator 6 (see figure 3), as well as the main pump, is made in the form of a rodless hydraulic cylinder 18 (see figure 2) with a twin piston 19 filled with a seal 20 and containing an elastic element 21 for compressing the seal 20. Compensator 6 equipped with a hollow base 22, which protects the twin piston 19 from falling out and provides access to the borehole fluid 16 in the compensator.

Работает установка следующим образом: при опускании насосной установки (см. фиг.1) в скважину впускные клапаны 15 (см. фиг.2), располагаемые под уровнем скважинной жидкости на глубине, равной не менее 10 м, открываются под действием давления скважинной жидкости 16, и скважинная жидкость 16 поступает в основной насос, перемещая сдвоенный поршень 9 в крайнее положение (Например, при диаметре поршня, равном 80 мм и давлении скважинной жидкости, равном 10 м водяного столба усилие перемещения поршня составляет примерно 50 кГс). При этом рабочая жидкость 7, откачиваемая вспомогательным насосом 2, через канал в основании 12, патрубок 13 и гидрораспределитель 3 поступает в бак 4 и соответственно в компенсатор 6 (см. фиг.3), перемещая сдвоенный поршень 19 до упора в основание 22. Так как в момент упора поршня 19 в основание 22 рабочая жидкость 7 откачивается не полностью из основного насоса, то давление рабочей жидкости 7 в баке 4 и компенсаторе 6 повышается до давления переключения золотника гидрораспределителя 2. При этом направление потока рабочей жидкости 7 меняется на противоположное (см. фиг.4) и вспомогательный насос 2 нагнетает рабочую жидкость 7 в основной насос, откачивая ее из бака 4 и соответственно из компенсатора 6. Поршень 19 (см. фиг.5) компенсатора 6 под действием скважинной жидкости перемещается в крайнее положение, не полностью вытесняя рабочую жидкость.The installation works as follows: when lowering the pump installation (see Fig. 1) into the well, the inlet valves 15 (see Fig. 2), located below the level of the borehole fluid at a depth equal to at least 10 m, open under the action of the pressure of the borehole fluid 16 , and the borehole fluid 16 enters the main pump, moving the twin piston 9 to the extreme position (For example, with a piston diameter of 80 mm and a borehole fluid pressure of 10 m water column, the piston displacement force is approximately 50 kG). In this case, the working fluid 7 pumped out by the auxiliary pump 2, through the channel in the base 12, the pipe 13 and the control valve 3 enters the tank 4 and, accordingly, into the compensator 6 (see Fig. 3), moving the twin piston 19 all the way to the base 22. So as at the moment of stop of the piston 19 in the base 22, the working fluid 7 is not completely pumped out of the main pump, the pressure of the working fluid 7 in the tank 4 and the compensator 6 rises to the switching pressure of the spool valve 2. In this case, the flow direction of the working fluid 7 changes to the opposite the positive (see figure 4) and auxiliary pump 2 pumps the working fluid 7 into the main pump, pumping it out of the tank 4 and, accordingly, from the compensator 6. The piston 19 (see figure 5) of the compensator 6 moves to the extreme position under the action of the borehole fluid not completely displacing the working fluid.

Впускные клапаны 15 (см. фиг.4) закрываются, и поршень 9 вытесняет скважинную жидкость 16 через выпускной клапан 17 в насосно-компрессорную трубу (не показано). В момент упора поршня 9 в головку 14 давление рабочей жидкости 7 достигает величины, соответствующей давлению переключения золотника гидрораспределителя 2, и поток рабочей жидкости 7 меняется на противоположный. Цикл повторяется.The inlet valves 15 (see FIG. 4) are closed and the piston 9 displaces the wellbore fluid 16 through the outlet valve 17 into a tubing (not shown). At the moment of stop of the piston 9 in the head 14, the pressure of the working fluid 7 reaches a value corresponding to the switching pressure of the spool valve 2, and the flow of the working fluid 7 is reversed. The cycle repeats.

В процессе работы насосной установки давление уплотнителя внутри сдвоенного поршня всегда выше, чем давление рабочей и скважинной жидкости на величину усилия пружины. Поэтому ни скважинная, ни рабочая жидкость не имеют возможности перетечь через сдвоенный поршень. Этим исключается попадание скважинной жидкости в гидросистему.During the operation of the pump installation, the pressure of the sealant inside the twin piston is always higher than the pressure of the working and borehole fluid by the amount of spring force. Therefore, neither the borehole nor the working fluid can flow through the twin piston. This eliminates the ingress of well fluid into the hydraulic system.

Так как части сдвоенного поршня не жестко связаны друг с другом, то они свободно адаптируются к искривлению гидроцилиндров. Что позволяет применять насос в скважинах повышенной кривизны.Since the parts of the twin piston are not rigidly connected to each other, they freely adapt to the curvature of the hydraulic cylinders. That allows you to use the pump in wells of increased curvature.

Отсутствие наружных трубопроводов позволяет применять насосную установку в узких скважинах.The absence of external pipelines allows the use of a pumping unit in narrow wells.

Таким образом, изобретение позволяет получить технический результат, выражающийся в расширении эксплуатационного диапазона, упрощении конструкции и повышении надежности насосной установки.Thus, the invention allows to obtain a technical result, which is expressed in expanding the operating range, simplifying the design and increasing the reliability of the pumping unit.

Claims (2)

1. Гидроприводная насосная установка, содержащая основной насос, вспомогательный насос, гидрораспределитель, электропривод и компенсатор рабочей жидкости, отличающаяся тем, что основной насос выполнен в виде бесштокового гидроцилиндра со сдвоенным поршнем, заполненным уплотнителем и содержащим упругий элемент для сжатия уплотнителя, а перемещение поршня при всасывании осуществляется скважинной жидкостью.1. A hydraulic pump installation containing a main pump, an auxiliary pump, a hydraulic distributor, an electric drive and a compensator for the working fluid, characterized in that the main pump is made in the form of a rodless hydraulic cylinder with a double piston filled with a seal and containing an elastic element for compressing the seal, and moving the piston when suction is carried out by well fluid. 2. Гидроприводная насосная установка по п.1, отличающаяся тем, что компенсатор рабочей жидкости выполнен в виде бесштокового гидроцилиндра со сдвоенным поршнем, заполненным уплотнителем и содержащим упругий элемент для сжатия уплотнителя. 2. The hydraulic pumping unit according to claim 1, characterized in that the compensator for the working fluid is made in the form of a rodless hydraulic cylinder with a double piston filled with a sealant and containing an elastic element for compressing the sealant.

Images