Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
WELL ELECTRIC PUMPING UNIT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/085081
Kind Code:
A1
Abstract:
The inventive pumping unit comprises a submersible electric motor (1), an axial piston oil pump (4), an oil cubical expansion compensator, a screw pump (14) and a hydraulic gerotor engine (10). The ratio between the oil pump (4) volume delivery and the bulk index of the hydraulic engine (10) defines the transmission ratio between the rotational speed of the electric motor and the rotational speed of the hydraulic engine. The bodies of the screw pump (15) and of a hydroprotection (16) are interconnected by means of a perforated shell (17). An intermediate shaft (12) is arranged between the shaft of the screw pump and the shaft of the hydroprotection. A hinged mechanism (18) which is arranged on the side of the hydroprotection (8) is embodied in the form of a head (20) which is provided with a spherical surface and is mounted on the end of the shaft of the hydroprotection (8). Mortises for semirecessed balls (22) are embodied in the spherical surface. A hinged mechanism (19) which is arranged on the side of the screw pump is embodied in the form of a case (23) which is mounted on the intermadiate shaft (12) an is provided with balls (24) semirecessed in slots embodies in the internal surface thereof. The hinged mechanism (19) which is arranged on the side of the screw pump (14) is provided with a sealing ring (26). The end faces of the shaft (11) of the hydroprotection (8) and of the head (25) of the shaft (13) of the screw pump are embodied such that they are convex. Said invention makes it possible to increase the reliability and the service life of a pump and to increase the wearability of rubbing elements.

Inventors:
PONOMAREV ANATOLY KONSTANTINOV (RU)
BONDARENKO OLEG NIKOLAEVICH (RU)
RYZHOV EVEGENY VASILIEVICH (RU)
Application Number:
PCT/RU2007/000325
Publication Date:
July 17, 2008
Filing Date:
June 15, 2007
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
PONOMAREV ANATOLY KONSTANTINOV (RU)
BONDARENKO OLEG NIKOLAEVICH (RU)
RYZHOV EVEGENY VASILIEVICH (RU)
International Classes:
F04B47/08
Foreign References:
RU51128U12006-01-27
RU2116512C11998-07-27
RU2145679C12000-02-20
RU37159U12004-04-10
RU2209852C12003-08-10
FR2260700A11975-09-05
Attorney, Agent or Firm:
PONOMAREV, Anatoly Konstantinovich (10-2-157Moscow, 1, RU)
Download PDF:
Claims:
формула изобретения

1. скважинный электрогидроприводной насосный агрегат, содержащий погружной электродвигатель, маслонасос с предохранительным клапаном, маслобак с фильтром тонкой очистки масла, компенсатор объемного расширения масла, насос и гидродвигатель героторного типа, причем последний подключен посредством трубопровода к аксиально-поршневому маслонасосу, а в качестве насоса использован винтовой насос, соединенный через вал гидрозащиты с гидро двигателем, при этом отношение объемной производительности маслонасоса к объемной характеристике гидродвигателя определяет передаточное отношение числа оборотов электродвигателя к числу оборотов гидродвигателя, отличающийся тем, что корпуса винтового насоса и гидрозащиты соединены между собой перфорированной обечайкой, между валом винтового насоса и валом гидрозащиты внутри обечайки установлен промежуточный вал, соединенный с последними посредством шарнирных механизмов, причем шарнирный механизм, расположенный со стороны гидрозащиты, выполнен в виде установленной на конце вала гидрозащиты головки со сферической поверхностью, охватываемой установленной на конце промежуточного вала обоймой с внутренней сферической поверхностью, причем в сферической поверхности головки выполнены гнезда под установленные в них наполовину шарики, которые выступающей из гнезд частью расположены в пазах, выполненных на внутренней сферической поверхности обоймы, а шарнирный механизм со стороны винтового насоса выполнен в виде установленной на промежуточном валу обоймы с внутренней цилиндрической поверхностью и выполненными на ней

пазами, в которых установлены наполовину шарики, расположенные выступающей из пазов частью в пазах, выполненных в головке, установленной на конце вала винтового насоса, при этом шарнирный механизм со стороны винтового насоса выполнен с уплотнительным кольцом из эластичного материала, расположенным между обоймой и головкой вала винтового насоса, а шарнирный механизм со стороны гидрозащиты герметично уплотнен относительно обечайки посредством уплотнительного кольца, охватывающего наружную сферическую поверхность обоймы промежуточного вала и прижатого к ней посредством пружины, расположенной в опорной втулке, герметично расположенной в кольцевом пазу, выполненном в обечайке, и охватывающей с наружной стороны уплотнительное кольцо из эластичного материала, а торцевые поверхности конца вала гидрозащиты и головки вала винтового насоса выполнены с выпуклой сферической поверхностью, взаимодействующей с вогнутой сферической поверхностью, выполненной на торцевой поверхности концов промежуточного вала.

2. скважинный электрогидроприводной насосный агрегат по п.l отличающийся тем, что на рабочие поверхности вала винтового насоса, обойм промежуточного вала и головок валов гидрозащиты и винтового насоса нанесено электролитическое хромовое алмазно-кластерное покрытие.

3. скважинный электрогидроприводной насосный агрегат по п.l отличающийся тем, что все поверхности трения защищены металлокерамическим покрытием в виде жидкокристаллической минеральной композиции.

4. скважинный электрогидроприводной насосный агрегат по п.l отличающийся тем, что статор винтового насоса выполнен в виде оболочки винтовой формы, наружная поверхность которой повторяет внутреннюю поверхность статора винтового насоса, а на последнюю нанесён путём вулканизации эластомер одинаковой толщины.

Description:

скважинный электрогидроприводной насосный агрегат

область применения

изобретение относится относится к области машиностроения, в частности к скважинным насосным агрегатам для добычи вязкой нефти.

предшествующий уровень техники

известен скважинный электрогидроприводной насосный агрегат, содержащий погружной электродвигатель, маслонасос с предохранительным клапаном, маслобак с перепускным обратным клапаном и фильтрами тонкой очистки масла, компенсатор объемного расширения масла, поршневой насос и гидродвигатель, причем последний подключен посредством трубопровода к маслонасосу, а рабочий орган гидродвигателя соединен через протектор с поршнем или плунжером поршневого насоса, (см. патент RU Ns 2166668, кл F 04 в 47/08, 10.05.2001 ).

недостатком известной конструкции является то, что при добыче вязкой нефти возможно зависание шарового запорного элемента в шариковом всасывающем клапане, что приводит к прекращению подачи нефти. наиболее близким к полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является скважинный электрогидроприводной насосный агрегат, содержащий погружной электродвигатель, маслонасос с предохранительным клапаном, маслобак с фильтром тонкой очистки масла, компенсатор объемного расширения масла, насос и гидродвигатель героторного типа, причем последний подключен посредством трубопровода к аксиально-поршневому маслонасосу, а в качестве насоса использован винтовой насос, соединенный через вал

гидрозащиты с гидродвигателем, при этом отношение объемной производительности маслонасоса к объемной характеристике гидродвигателя определяет передаточное отношение числа оборотов электродвигателя к числу оборотов гидродвигателя, (см. патент на полезную модель RU Ks 51128, кл. F 04 в 47/08, 05.08.2005)

недостатком известной конструкции является то, что из-за несоосности валов гидрозащиты и винтового насоса при работе возникают радиальные биения, что приводит к снижению ресурса работы скважинного электрогидроприводного насосного агрегата. кроме того, существующая конструкция не позволяет использовать гидрозащиту для компенсации осевых нагрузок, которые возникают при работе винтового насоса, что также приводит к снижению ресурса работы винтового насоса и, как следствие, всего скважинного электрогидроприводного насосного агрегата

раскрытие изобретения

задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является компенсация осевых и радиальных нагрузок, которые возникают при работе скважинного электрогидроприводного насосного агрегата.

техническим результатом, достигаемым при реализации изобретения, является повышение надежности и ресурса работы и повышение износостойкости трущихся элементов конструкции скважинного электрогидроприводного насосного агрегата при добыче вязкой нефти.

указанная задача решается за счет того, что скважинный электрогидроприводной насосный агрегат содержит погружной электродвигатель, маслонасос с предохранительным клапаном, маслобак с фильтром тонкой очистки масла, компенсатор объемного расширения

масла, насос и гидродвигатель героторного типа, причем последний подключен посредством трубопровода к аксиально-поршневому маслонасосу, а в качестве насоса использован винтовой насос, соединенный через вал гидрозащиты с гидродвигателем, при этом отношение объемной производительности маслонасоса к объемной характеристике гидродвигателя определяет передаточное отношение числа оборотов электродвигателя к числу оборотов гидродвигателя, корпуса винтового насоса и гидрозащиты соединены между собой перфорированной обечайкой, между валом винтового насоса и валом гидрозащиты внутри обечайки установлен промежуточный вал, соединенный с последними посредством шарнирных механизмов, причем шарнирный механизм, расположенный со стороны гидрозащиты, выполнен в виде установленной на конце вала гидрозащиты головки со сферической поверхностью, охватываемой установленной на конце промежуточного вала обоймой с внутренней сферической поверхностью, причем в сферической поверхности головки выполнены гнезда под установленные в них наполовину шарики, которые выступающей из гнезд частью расположены в пазах, выполненных на внутренней сферической поверхности обоймы, а шарнирный механизм со стороны винтового насоса выполнен в виде установленной на промежуточном валу обоймы с внутренней цилиндрической поверхностью и выполненными на ней пазами, в которых установлены наполовину шарики, расположенные выступающей из пазов частью в пазах, выполненных в головке, установленной на конце вала винтового насоса, при этом шарнирный механизм со стороны винтового насоса выполнен с уплотнительным кольцом из эластичного материала, расположенным между обоймой и головкой вала винтового насоса, а шарнирный механизм со стороны

гидрозащиты герметично уплотнен относительно обечайки посредством уплотнительного кольца, охватывающего наружную сферическую поверхность обоймы промежуточного вала и прижатого к ней посредством пружины, расположенной в опорной втулке, герметично расположенной в кольцевом пазу, выполненном в обечайке, и охватывающей с наружной стороны уплотнительное кольцо из эластичного материала, а торцевые поверхности конца вала гидрозащиты и головки вала винтового насоса выполнены с выпуклой сферической поверхностью, взаимодействующей с вогнутой сферической поверхностью, выполненной на торцевой поверхности концов промежуточного вала.

на рабочие поверхности вала винтового насоса, обойм промежуточного вала и головок валов гидрозащиты и винтового насоса может быть нанесено электролитическое хромовое алмазно-кластерное покрытие или все поверхности трения защищены металлокерамическим покрытием в виде жидкокристаллической минеральной композиции.

статор винтового насоса может быть выполнен в виде оболочки винтовой формы, наружная поверхность которой повторяет внутреннюю поверхность статора винтового насоса, а на последнюю нанесён путём вулканизации эластомер одинаковой толщины.

в ходе проведенного исследования было установлено, что установка между валом гидрозащиты и валом винтового насоса промежуточного вала позволяет решить сразу две задачи компенсировать несоосность валов гидрозащиты и винтового насоса и использовать промежуточный вал для передачи осевой нагрузки с вала винтового насоса на вал гидрозащиты, который установлен на упорном подшипнике. таким образом происходит разгрузка вала винтового насоса

от осевой нагрузки и одновременно компенсируется несоосность валов гидрозащиты и винтового насоса.

кроме того, нанесение на поверхности деталей гидропривода и поверхности трения упорного шарикового подшипника металлокерамического покрытия увеличивает их ресурс, а нанесение электролитического хромового алмазно-кластерного покрытия на поверхность вала винтового насоса, а также на рабочие поверхности головок и обойм промежуточного вала повышает их коррозионную стойкость и снижает их абразивный износ. для повышения ресурса работы эластомера, нанесенного на внутреннюю поверхность статора винтового насоса, статор выполнен в виде оболочки винтовой формы, повторяющей его внутреннюю поверхность, на которую нанесен путем вулканизации эластомер одинаковой толщины.

краткое описание чертежей

на фиг.l схематически изображен скважинный электрогидроприводной насосный агрегат.

на фиг.2 представлен продольный разрез скважинного электрогидроприводного насосного агрегата в месте установки промежуточного вала.

лучший вариант осуществления изобретения

скважинный электрогидроприводной насосный агрегат содержит погружной электродвигатель 1, соединенный через вал 2 протектора 3 с валом аксиально-поршневого маслонасоса 4, снабженного предохранительным клапаном 5, маслобак 6 с фильтром 7 тонкой очистки масла, компенсатор объемного расширения масла (не показан на

чертеже), гидрозащиту 8 и трубопровод 9, связывающий нагнетательное отверстие маслонасоса 4 с входным отверстием гидродвигателя 10 героторного типа. вал гидро двигателя 10 соединен через вал 11 гидрозащиты 8 и промежуточный вал 12 с валом 13 винтового насоса 14 для добычи нефти. отношение объемной производительности маслонасоса 4 к объемной характеристике гидродвигателя 10 определяет передаточное отношение числа оборотов электродвигателя 1 к числу оборотов гидро двигателя 10.

корпуса 15, 16, соответственно, винтового насоса 14 и гидрозащиты 8 соединены между собой перфорированной обечайкой 17, являющейся входным (приемным) фильтром винтового насоса 14. промежуточный вал 12, установленный внутри обечайки 17, соединен с валами 13 и и посредством шарнирных механизмов 18 и 19. шарнирный механизм 18, расположенный со стороны гидрозащиты 8 выполнен в виде установленной на конце вала 11 гидрозащиты 8 головки 20 со сферической поверхностью, охватываемой установленной на конце промежуточного вала 12 обоймой 21 с внутренней сферической поверхностью, причем в сферической поверхности головки 20 выполнены гнезда под установленные в них наполовину шарики 22, которые выступающей из гнезд частью расположены в пазах, выполненных на внутренней сферической поверхности обоймы 21. шарнирный механизм 19 со стороны винтового насоса 14 выполнен в виде установленной на промежуточном валу 12 обоймы 23 с внутренней цилиндрической поверхностью и выполненными на ней пазами, в которых установлены наполовину шарики 24, расположенные выступающей из пазов частью в пазах, выполненных в головке 25, установленной на конце вала 13 винтового насоса 14. шарнирный

механизм 19 со стороны винтового насоса 14 выполнен с уплотнительным кольцом 26 из эластичного материала, расположенным между обоймой 23 и головкой 25 вала 13 винтового насоса 14, а шарнирный механизм 18 со стороны гидрозащиты 8 герметично уплотнен относительно обечайки 17 посредством уплотнительного кольца 27, охватывающего наружную сферическую поверхность обоймы 21 промежуточного вала 12 и прижатого к ней посредством пружины 28, расположенной в опорной втулке 29, герметично расположенной в кольцевом пазу, выполненном в обечайке 17, и охватывающей с наружной стороны уплотнительное кольцо 27 из эластичного материала. торцевые поверхности концов вала 11 гидрозащиты 8 и головки 25 вала 13 винтового насоса 14 выполнены с выпуклой сферической поверхностью, взаимодействующей с вогнутой сферической поверхностью, выполненной на торцевой поверхности концов промежуточного вала 12.

на рабочие поверхности вала 13 винтового насоса 14, обойм 21 и 23 промежуточного вала 12 и головок 20 и 25 валов 11 и 13 гидрозащиты 8 и винтового насоса 14 нанесено электролитическое хромовое алмазно- кластерное покрытие или все поверхности трения могут быть защищены металлокерамическим покрытием в виде жидкокристаллической минеральной композиции.

статор 30 винтового насоса 14 может быть выполнен в виде оболочки винтовой формы, наружная поверхность которой повторяет внутреннюю поверхность статора 30 винтового насоса 14, а на последнюю нанесён путём вулканизации эластомер одинаковой толщины. на валу 11 гидрозащиты 8 установлен упорный шарикоподшипник 31, воспринимающий осевую нагрузку вала 13 винтового насоса 14.

перед началом работы полости электродвигателя 1 и протектора 3 заполняются маслом для погружных электродвигателей, а маслобак 6 и гидрозащита 8 - гидравлическим маслом. затем насосный агрегат спускается на колонне насосно-компрессорных труб 32 с кабелем 33 в скважину.

после включения электродвигателя 1 маслонасос 4 по трубопроводу 9 подает масло во входное отверстие гидродвигателя 10, вал которого через вал 11 гидрозащиты 8 и промежуточный вал 12 вращает вал 13 винтового насоса и.нефть из скважины через обечайку 17 поступает на вход винтового насоса 14 и далее последним нагнетается в колонну насосно-компрессорных труб 32.

через сливное отверстие гидродвигателя 10 масло возвращается в маслобак 6 и через фильтр 7 поступает во всасывающее отверстие маслонасоса 4. изменение объема масла компенсируется упругим элементом компенсатора. при перегрузке винтового насоса 14 масло сливается через предохранительный клапан 5 в маслобак 6.

при срабатывании предохранительного клапана 5 маслонасоса 4 подача нефти прекращается и погружной электродвигатель 1 отключается.

промышленная применимость

настоящее изобретение может быть использовано в нефтедобывающей промышленности, преимущественно при добыче вязкой нефти.