RU2691280C1 - Submersible pumping unit - Google Patents

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: invention relates to equipment for pumping production of formation fluid from wells with technical limitations. Submersible pump unit is lowered on load carrying cable (7) into casing string (9) inside additional column (8). Proposed plant comprises load-carrying coupling (1), oil-filled electric motor (2), discharge module (3), check valve (4), pump (5), suction branch pipe (6) and seal (19). Stator (11) of electric motor (2) is enclosed in tight thin-walled shell (14) for protection against formation fluid. In housing (10) of electric motor (2) there is hole (17) communicating its cavity (16) with well, which is blocked by filtering element (18).

EFFECT: invention is aimed at simplifying the submersible pumping unit design and improving its reliability.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к погружному оборудованию для насосной добычи пластовой жидкости из скважин с техническими ограничениями.The invention relates to submersible equipment for pumping production of formation fluid from wells with technical limitations.

Известна погружная насосная установка, спускаемая в скважину на насосно-компрессорных трубах и состоящая из насоса, вентильного электродвигателя, гидрозащиты и токоподводящего кабеля с отделенными друг от друга плоскими жилами (патент на ПМ №109513 РФ, F04D 13/10, 2011).Known submersible pumping unit, lowered into the well on tubing and consisting of a pump, valve motor, hydroprotection and current-carrying cable separated from each other by flat conductors (patent for PM No. 109513 RF, F04D 13/10, 2011).

Погружная насосная установка имеет низкую надежность, поскольку плоские жилы кабеля протянуты к электродвигателю вдоль насоса и гидрозащиты (устройства защиты вентильного электродвигателя от пластовой жидкости) и могут подвергаться механическому и тепловому воздействию при ее спуске и эксплуатации. Кроме того, надежность установки снижает наличие гидрозащиты в виде отдельной сборочной единицы.The submersible pumping unit has low reliability, since the flat cores of the cable are stretched to the electric motor along the pump and hydraulic protection (protection devices of the valve electric motor against formation fluid) and can be subjected to mechanical and thermal effects during its descent and operation. In addition, the reliability of the installation reduces the availability of hydroprotection as a separate assembly unit.

Известна погружная насосная установка, содержащая грузонесущий кабель, электродвигатель, гидрозащиту, электроцентробежный насос и уплотнитель (US №4928771, Е21В 43/00, 1990).Known submersible pump installation containing the carrying cable, motor, hydroprotection, electric centrifugal pump and seal (US No. 4928771, EV 43/00, 1990).

Недостаток погружной насосной установки заключается в том, что при ее работе пластовая жидкость поднимается на поверхность внутри обсадной колонны под высоким давлением, способным вызвать износ и разрушение колонны. Другим недостатком установки является то, что гидрозащита входит в ее состав как самостоятельное устройство с собственными соединительными элементами, что удлиняет процесс монтажа на скважине.The disadvantage of the submersible pumping unit is that during its operation, the reservoir fluid rises to the surface inside the casing under high pressure, which can cause wear and destruction of the string. Another disadvantage of the installation is that hydroprotection is included in its composition as an independent device with its own connecting elements, which lengthens the installation process on the well.

Известны погружные насосные установки, спускаемые на грузонесущем кабеле в дополнительную колонну, помещенную в обсадную колонну (А.с. СССР №408054 F04D 13/10, 1972; патент №2613542 РФ, F04D 13/10, 2017).Known submersible pumping units, lowered on the carrying cable in an additional column placed in the casing (AS USSR №408054 F04D 13/10, 1972; RF patent number 2613542, F04D 13/10, 2017).

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой погружной насосной установке является упомянутая выше установка по патенту №2613542 РФ, включающая грузонесущую муфту, маслонаполненный электродвигатель, устройство защиты электродвигателя от пластовой жидкости, выкидной модуль, обратный клапан, электроцентробежный насос и всасывающий патрубок, охваченный уплотнителем.The closest to the inventive submersible pumping installation is the above-mentioned installation of patent No. 2613542 of the Russian Federation, including a load-carrying coupling, an oil-filled electric motor, an electric motor protection device against formation fluid, a discharge module, a check valve, an centrifugal pump, and a suction nozzle encompassed by a seal.

Недостатком принятой за прототип погружной насосной установки является использование отдельно встраиваемой гидрозащиты в качестве устройства защиты маслонаполненного электродвигателя от попадания пластовой жидкости. Сложная конструкция гидрозащиты снижает общую надежность насосной установки.The disadvantage adopted for the prototype submersible pumping unit is the use of separately built-in hydraulic protection as a device for protecting the oil-filled electric motor from ingress of formation fluid. The sophisticated hydroprotection design reduces the overall reliability of the pumping unit.

Настоящее изобретение направлено на упрощение конструкции погружной насосной установки и повышение ее надежности.The present invention is directed to simplifying the design of a submersible pumping unit and increasing its reliability.

Указанный технический результат достигается тем, что в погружной насосной установке, спускаемой на грузонесущем кабеле в обсадную колонну внутри дополнительной колонны и включающей грузонесущую муфту, маслонаполненный электродвигатель, имеющий корпус, статор, ротор и вал, устройство защиты маслонаполненного электродвигателя от пластовой жидкости, выкидной модуль, обратный клапан, насос, всасывающий патрубок и уплотнитель, согласно изобретению, статор маслонаполненного электродвигателя заключен в герметичную тонкостенную оболочку, служащую устройством защиты от пластовой жидкости, а в корпусе маслонаполненного электродвигателя выполнено отверстие, сообщающее его полость со скважиной.This technical result is achieved by the fact that in a submersible pumping unit, lowered on the load-carrying cable into the casing inside the additional column and including the load-carrying coupling, an oil-filled electric motor having a housing, a stator, a rotor and a shaft, a device for protecting the oil-filled electric motor from formation fluid, flushing module, check valve, pump, suction inlet and seal according to the invention, the stator of an oil-filled electric motor is enclosed in a hermetic thin-walled casing, serving as a device for protection against reservoir fluid, and a hole is made in the body of the oil-filled electric motor, which informs its cavity with the well.

Отверстие в корпусе маслонаполненного электродвигателя перекрыто фильтрующим элементом.The hole in the housing of an oil-filled electric motor is blocked by a filter element.

На фиг. схематично изображена предлагаемая погружная насосная установка, поясняющая суть изобретения.FIG. schematically depicts the proposed submersible pump installation, explaining the essence of the invention.

Погружная насосная установка содержит грузонесущую муфту 1, маслонаполненный электродвигатель 2, например, вентильного типа, выкидной модуль 3, обратный клапан 4, насос 5 и всасывающий патрубок 6. Погружная насосная установка подвешена на грузонесущем кабеле 7 в дополнительной колонне 8, которая в свою очередь спущена в обсадную колонну 9. Маслонаполненный электродвигатель 2 содержит корпус 10, статор 11, ротор 12 и вал 13. Статор 11 помещен в тонкостенную герметичную оболочку 14, выполняющую функцию устройства защиты маслонаполненного электродвигателя 2 от пластовой жидкости. Пустоты в герметичной оболочке 14, незанятые статором, залиты компаундом 15. Полость 16 в маслонаполненном электродвигателе 2 заполнена маслом, а в его корпусе 10 выполнено отверстие 17, служащее для выравнивания давления в полости 16 с давлением в скважине. В отверстие 17 вмонтирован фильтрующий элемент 18. Всасывающий патрубок 6 охвачен уплотнителем 19, например, из набухающего в пластовой жидкости эластомера. К всасывающему патрубку 6 может быть присоединен скважинный фильтр 20 для защиты насоса 5 от механических примесей.The submersible pump unit contains a load-carrying coupling 1, an oil-filled electric motor 2, for example, a valve type, a discharge module 3, a check valve 4, a pump 5 and a suction nozzle 6. The submersible pump unit is suspended on the load-carrying cable 7 in an additional column 8, which in turn is lowered in the casing 9. The oil-filled electric motor 2 includes a housing 10, a stator 11, a rotor 12 and a shaft 13. The stator 11 is placed in a thin-walled hermetic casing 14, which serves as an oil-filled electric motor protection device 2 of Tell from the formation fluid. The voids in the hermetic shell 14, unoccupied by the stator, are filled with compound 15. The cavity 16 in the oil-filled electric motor 2 is filled with oil, and in its body 10 there is a hole 17, which serves to equalize the pressure in the cavity 16 with the pressure in the well. A filtering element 18 is mounted in the opening 17. The suction connection 6 is enclosed by a sealant 19, for example, from an elastomer swelling in a formation fluid. To the suction inlet 6 can be attached downhole filter 20 to protect the pump 5 from mechanical impurities.

Погружная насосная установка спускается на грузонесущем кабеле 7 в дополнительную колонну 8, помещенную в обсадную трубу 9. По завершению спуска уплотнитель 19 в результате контакта с пластовой жидкостью увеличивается в диаметре и перекрывает кольцевой зазор между всасывающим патрубком 6 и дополнительной колонной 8. От находящейся на поверхности станции управления (не показана) питающее напряжение подводится по грузонесущему кабелю 7 через грузонесущую муфту 1 к маслонаполненному электродвигателю 2 и приводит во вращение его вал 13. Вращение от вала 13 через валы (не показаны) выкидного модуля 3 и обратного клапана 4 передается на вал насоса 5. В результате пластовая жидкость засасывается в скважинный фильтр 20, освобождается от частиц, размер которых соответствует его рейтингу фильтрации, и через всасывающий патрубок 6 попадает в насос 5. Пластовая жидкость проходит через насос 5, обратный клапан 4 и выходит под напором через выкидной модуль 3 в дополнительную колонну 8. По дополнительной колонне 8 пластовая жидкость поднимается на поверхность.The submersible pumping unit is lowered on the load-carrying cable 7 into the additional column 8 placed in the casing 9. Upon completion of the descent, the seal 19 as a result of contact with the formation fluid increases in diameter and closes the annular gap between the suction pipe 6 and the additional column 8. From the surface control station (not shown) the supply voltage is supplied through the load-carrying cable 7 through the load-carrying coupling 1 to the oil-filled electric motor 2 and its shaft 13 rotates. Rotated e from the shaft 13 through the shafts (not shown) of the discharge module 3 and the check valve 4 is transferred to the shaft of the pump 5. As a result, the reservoir fluid is sucked into the well filter 20, is released from particles whose size corresponds to its filtration rating, and through the suction nozzle 6 enters into the pump 5. The reservoir fluid passes through the pump 5, the check valve 4 and flows under pressure through the discharge module 3 into the additional column 8. The additional liquid 8 rises the reservoir fluid to the surface.

При подъеме пластовая жидкость забирает тепло у маслонаполненного электродвигателя 2 и таким образом поддерживает оптимальное температурное состояние его составляющих. Фильтрующий элемент 18 в отверстии 17 корпуса 10 пропускает пластовую жидкость в наполненную маслом полость 16 при нагреве или охлаждении электродвигателя 2, но предотвращает проникновение в нее механических частиц. При этом тонкостенная герметичная оболочка 14, заполненная компаундом 15, исключает контакт пластовой жидкости со статором 11, чем предотвращается снижение сопротивление изоляции обмотки статора и выход из строя маслонаполненного электродвигателя 2. При отключении погружной насосной установки обратный клапан 4 закрывается и гравитационное осаждение механических частиц из дополнительной колонны 8 в насос 5 не происходит.When lifting reservoir fluid takes heat from the oil-filled motor 2 and thus maintains the optimum temperature state of its components. The filter element 18 in the opening 17 of the housing 10 passes the reservoir fluid into the oil-filled cavity 16 during heating or cooling of the electric motor 2, but prevents the penetration of mechanical particles into it. At the same time, the thin-walled hermetic casing 14 filled with compound 15 prevents contact of the formation fluid with the stator 11, thus preventing the insulation resistance of the stator winding from falling and the failure of the oil-filled electric motor 2. When the submersible pumping unit is turned off, the check valve 4 is closed and the gravitational sedimentation of mechanical particles from the additional Column 8 to pump 5 does not occur.

Погружная насосная установка обладает высокой надежностью, поскольку функцию защитного устройства маслонаполненного электродвигателя от пластовой жидкости выполняет простая по конструкции тонкостенная герметичная оболочка на статоре, а не значительно более сложная гидрозащита, встраиваемая между маслонаполненным электродвигателем и выкидным модулем.The submersible pumping unit is highly reliable, since the function of protecting the oil-filled electric motor from the reservoir fluid is performed by a simple, thin-walled, sealed shell on the stator, rather than by a much more complex hydraulic protection built in between the oil-filled electric motor and the discharge module.

Claims (2)

1. Погружная насосная установка, спускаемая на грузонесущем кабеле в обсадную колонну внутри дополнительной колонны и включающая грузонесущую муфту, маслонаполненный электродвигатель, имеющий корпус, статор, ротор и вал, устройство защиты маслонаполненного электродвигателя от пластовой жидкости, выкидной модуль, обратный клапан, насос, всасывающий патрубок и уплотнитель, отличающаяся тем, что статор маслонаполненного электродвигателя заключен в герметичную тонкостенную оболочку, служащую устройством защиты от пластовой жидкости, а в корпусе маслонаполненного электродвигателя выполнено отверстие, сообщающее его полость со скважиной.1. Submersible pumping unit, launched on a cargo carrying cable into the casing inside the additional column and including a cargo carrying coupling, an oil-filled electric motor having a housing, a stator, a rotor and a shaft, a device for protecting the oil-filled electric motor from formation fluid, a discharge module, a check valve, a pump sucking pipe and seal, characterized in that the stator of an oil-filled electric motor is enclosed in a hermetic thin-walled casing, which serves as a device for protection against formation fluid, and in The housing of the oil-filled electric motor has a hole that communicates its cavity with the well. 2. Погружная насосная установка по п. 1, отличающаяся тем, что отверстие в корпусе маслонаполненного электродвигателя перекрыто фильтрующим элементом.2. Submersible pump installation according to claim. 1, characterized in that the hole in the housing of an oil-filled electric motor is blocked by a filter element.

Images