RU177609U1

RU177609U1 - VERTICAL PUMP INSTALLATION

Info

Publication number: RU177609U1
Application number: RU2017138825U
Authority: RU
Inventors: Игорь Иванович Мазеин; Александр Рудольфович Брезгин; Илья Леонидович Коробков; Михаил Леонидович Коробков; Дмитрий Валерьевич Пепеляев; Антон Саматович Хабибуллин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ"; Общество с ограниченной ответственностью ПКТБ "Техпроект"
Priority date: 2017-11-07
Filing date: 2017-11-07
Publication date: 2018-03-02

Abstract

Полезная модель относится к области нефтедобычи. Технический результат заключается в повышении надежности установки и снижении ее металлоемкости, за счет снижения числа металлоемких узлов установки, обеспечении герметичного разобщения затрубного пространства скважины и устья, а также применении средств, защищающих наземное оборудование от воздействия высокого давления перекачиваемой жидкости при отключении установки. Сущность: установка содержит устьевую подвесную арматуру, состоящую в преимущественном варианте из колонного фланца 1 и подвесного фланца 2; корпус 3, установленный выше указанной арматуры. При этом колонный фланец 1, подвесной фланец 2 и корпус 3 герметично соединены между собой. Установка также содержит насос 4; напорный трубопровод 5, перекрытый снизу заглушкой 6, и обратный клапан 7, установленный на выходе насоса 4. Заглушка 6 изолирует внутреннюю полость напорного трубопровода 5 от межтрубного пространства 8 между эксплуатационной колонной 9 и указанным трубопроводом 5. Корпус 3 жестко сочленен с насосом 4, который установлен внутри напорного трубопровода 5. Внутри корпуса 3 выполнены два внутренних канала: входной 10 и выходной 11. Входной канал 10 предназначен для подвода жидкости к насосу 4 и гидравлически соединен с его входом. Выходной канал 11 соединен с кольцевой полостью 12 между насосом 4 и напорным трубопроводом 5. Насос 4 выполнен с возможностью соединения с электродвигателем 13, который выполняет роль привода. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.The utility model relates to the field of oil production. The technical result consists in increasing the reliability of the installation and reducing its metal consumption by reducing the number of metal-intensive units of the installation, ensuring tight separation of the annular space of the well and wellhead, as well as the use of means that protect ground equipment from the effects of high pressure of the pumped liquid when the unit is turned off. SUBSTANCE: installation includes wellhead suspended reinforcement consisting mainly of a column flange 1 and a suspended flange 2; case 3 installed above the specified fittings. In this case, the column flange 1, the hanging flange 2 and the housing 3 are hermetically connected to each other. The installation also includes a pump 4; the pressure pipe 5, blocked from below by a plug 6, and a check valve 7 installed at the outlet of the pump 4. The plug 6 isolates the internal cavity of the pressure pipe 5 from the annular space 8 between the production string 9 and the specified pipe 5. The housing 3 is rigidly connected to the pump 4, which installed inside the pressure pipe 5. Inside the housing 3 there are two internal channels: input 10 and output 11. The input channel 10 is designed to supply fluid to the pump 4 and is hydraulically connected to its inlet. The output channel 11 is connected to the annular cavity 12 between the pump 4 and the pressure pipe 5. The pump 4 is configured to connect to an electric motor 13, which acts as a drive. 1 s.p. f-ly, 1 ill.

Description

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к установкам для закачки жидкости под высоким давлением, например в системе подержания пластового давления на нефтепромысле, или при работах по гидроразрыву пласта.The utility model relates to the oil industry, in particular to installations for pumping fluids under high pressure, for example, in a system for maintaining reservoir pressure in an oil field, or when working on hydraulic fracturing.

Из уровня техники (Патент РФ №143834) известен шурфный насосный агрегат, содержащий приводной электродвигатель, входной модуль и секционный центробежный насос с головкой-переходником, установленной на его нижней секции, входной и выходные рукава, катушку и планшайбу. При этом электродвигатель и насос жестко сочленены на вертикальной раме, установленной на фундаменте. Головка-переходник через выходные рукава, гребенку и обратный клапан гидравлически сообщена с напорным трубопроводом, а устье скважины загерметизировано катушкой, планшайбой и узлом герметизации выходных рукавов для предотвращения разлива перекачиваемой жидкости при аварийной разгерметизации системы.The prior art (RF Patent No. 143834) is known for a pit pump assembly comprising a drive motor, an input module and a sectional centrifugal pump with an adapter head mounted on its lower section, input and output sleeves, a coil and a face plate. In this case, the electric motor and pump are rigidly articulated on a vertical frame mounted on the foundation. The adapter head is hydraulically connected through the outlet sleeves, comb and check valve to the pressure pipe, and the wellhead is sealed with a coil, a face plate and a sealing unit for the outlet sleeves to prevent spillage of the pumped liquid during emergency depressurization of the system.

Недостатком данного агрегата является наличие фундамента для установки электродвигателя, что усложняет его конструкцию, повышает металлоемкость и требует специального проектного решения для внедрения оборудования на промысле. Кроме того, в составе агрегата применяются резиновые выходные рукава для транспорта перекачиваемой жидкости от насоса на устье. Относительно небольшой габарит данных рукавов приведет к большим потерям напора в их внутренних каналах при больших расходах перекачиваемой жидкости, а их невысокая стойкость к агрессивным средам и механическим примесям понижает надежность установки в целом.The disadvantage of this unit is the presence of a foundation for installing an electric motor, which complicates its design, increases metal consumption and requires a special design solution for the introduction of equipment in the field. In addition, the unit uses rubber outlet hoses for transporting the pumped liquid from the pump to the mouth. The relatively small size of these hoses will lead to large pressure losses in their internal channels at high flow rates of the pumped liquid, and their low resistance to aggressive media and mechanical impurities reduces the reliability of the installation as a whole.

Известна так же полезная модель «Вертикальная насосная установка» (Патент РФ №47989), которая содержит наземный электродвигатель, закрепленный на раме; соединенный с ним насос, размещенный внутри напорного труборовода с отводом, который соединен с кольцевой полостью между насосом и напорным трубопроводом. Насос размещен под узлом подвода, содержащим входной патрубок с входным каналом, при этом указанный канал соединен с насосом. При этом напорный трубопровод состоит из колонны труб с заглушкой снизу, которая подвешена на фланце, а сверху на фланец установлена двухфланцевая колонная головка с переходным фланцем для крепления насоса. Причем вся конструкция устанавливается в эксплуатационной колонне и опирается на ее колонную головку.The utility model “Vertical pumping unit” (RF Patent No. 47989) is also known, which contains a ground-based electric motor mounted on a frame; a pump connected to it, located inside the pressure pipe with a branch, which is connected to the annular cavity between the pump and the pressure pipe. The pump is placed under the inlet node containing an inlet pipe with an inlet channel, while the specified channel is connected to the pump. In this case, the pressure pipe consists of a pipe string with a plug at the bottom, which is suspended on the flange, and on top of the flange there is a two-flange column head with an adapter flange for mounting the pump. Moreover, the entire structure is installed in the production casing and rests on its column head.

Недостатком устройства по патенту РФ №47989 является его высокая металлоемкость, связанная с применением двух различных узлов для отвода и подвода перекачиваемой жидкости, что создает конструктивные сложности и требует дополнительных мер по обеспечению герметичности всего устьевого оборудования.The disadvantage of the device according to the patent of the Russian Federation No. 47989 is its high metal consumption associated with the use of two different units for the removal and supply of pumped liquid, which creates structural difficulties and requires additional measures to ensure the tightness of all wellhead equipment.

Кроме того, в указанном известном устройстве вся конструкция только опирается на колонную головку и при этом не обеспечена конструктивная герметичность узла стыковки указанных колонной головки и фланца, что может привести к изливу рабочего агента на устье при разгерметизации напорного трубопровода.In addition, in the aforementioned known device, the entire structure only rests on the column head and at the same time, the structural integrity of the docking unit of said column head and flange is not ensured, which can lead to spillage of the working agent at the mouth during depressurization of the pressure pipe.

Вместе с этим в данном устройстве отсутствуют средства защиты от высокого давления перекачиваемой жидкости при остановке насоса.At the same time, in this device there are no means of protection against high pressure of the pumped liquid when the pump stops.

Указанная установка по патенту РФ №47989 является наиболее близкой по технической сущности к заявляемой и принята за прототип.The specified installation according to the patent of the Russian Federation No. 47989 is the closest in technical essence to the claimed and adopted as a prototype.

Технической задачей заявленной полезной модели является повышение надежности работы вертикальной насосной установки, при одновременном снижении ее металлоемкости.The technical task of the claimed utility model is to increase the reliability of a vertical pumping unit, while reducing its metal consumption.

Технический результат, благодаря которому решается указанная задача, заключается в обеспечении герметичного разобщения затрубного пространства скважины и устья, а так же применении средств, защищающих наземное оборудование от воздействия высокого давления перекачиваемой жидкости при плановом или аварийном отключении установки, при одновременном снижении числа металлоемких узлов установки.The technical result, due to which this problem is solved, is to ensure tight separation of the annulus of the well and the mouth, as well as the use of means that protect the ground equipment from the effects of high pressure of the pumped liquid during a planned or emergency shutdown of the installation, while reducing the number of metal-intensive units of the installation.

Поставленный технический результат достигается предлагаемой вертикальной насосной установкой, включающей насос с электроприводом, входным и выходным каналами для жидкости, выполненный с возможностью его установки внутри заглушенного снизу напорного трубопровода и образования с ним кольцевой полости, при этом новым является то, что входной и выходной каналы выполнены в едином узле - корпусе, выполненном с возможностью установки выше устьевой подвесной арматуры и герметичного соединения с последней, при этом корпус жестко сочленен с насосом, а выходной канал снабжен обратным клапаном.The technical result is achieved by the proposed vertical pumping unit, including a pump with an electric drive, input and output channels for liquid, made with the possibility of its installation inside the pressure pipe which is muffled from below and the formation of an annular cavity with it, while the new one is that the input and output channels are made in a single unit - the housing, made with the possibility of installation above the wellhead suspension fittings and tight connection with the latter, while the housing is rigidly articulated with Sos and the outlet channel is provided with a check valve.

Выходной канал снабжен обратным клапаном на выходе насоса.The output channel is equipped with a check valve at the pump outlet.

Технический результат достигается за счет того, что в предлагаемой вертикальной насосной установке вместо двух узлов отвода и подвода (выходной и входной каналы) применяется единый узел - корпус. К корпусу жестко крепится насос, а сам корпус содержит два канала, один из которых (входной канал) обеспечивает поступление жидкости на вход насоса, а второй (выходной канал) - отвод жидкости, поступившей в напорный трубопровод.The technical result is achieved due to the fact that in the proposed vertical pumping unit, instead of two nodes of the outlet and supply (output and input channels), a single unit is used - the casing. A pump is rigidly attached to the casing, and the casing itself contains two channels, one of which (inlet channel) provides the flow of fluid to the pump inlet, and the second (outflow channel) ensures the discharge of fluid into the pressure pipe.

Для защиты от излива закачиваемого рабочего агента в заявляемой установке, на устье используется герметичное соединение (например, посредством фланцевого соединения) корпуса с подвесной арматурой, состоящей в преимущественном варианте из колонного фланца и подвесного фланца. При этом герметичное соединение колонного фланца и подвесного фланца обеспечивает надежное разобщение устья и затрубного пространства между эксплуатационной колонной и напорным трубопроводом, а герметичное соединение подвесного фланца и корпуса обеспечивает надежное разобщение устья и внутреннего пространства напорного трубопровода.To protect the injected working agent from spilling in the inventive installation, a sealed connection (for example, by means of a flange connection) of the body with the suspension reinforcement, consisting mainly of the column flange and the hanging flange, is used at the mouth. At the same time, the tight connection of the column flange and the suspension flange ensures reliable separation of the mouth and the annulus between the production casing and the pressure pipe, and the tight connection of the hanging flange and the housing ensures reliable separation of the mouth and the inner space of the pressure pipe.

Кроме того, в конструкции предлагаемой установки применяется обратный клапан, который устанавливается, преимущественно, на выкиде центробежного насоса и предотвращает обратный ток жидкости через насос на устье при остановке работы установки.In addition, the design of the proposed installation uses a non-return valve, which is installed mainly on the discharge of the centrifugal pump and prevents the reverse flow of fluid through the pump at the mouth when the installation is stopped.

На фиг. 1 представлен чертеж предлагаемой установки.In FIG. 1 shows a drawing of the proposed installation.

Предлагаемая вертикальная насосная установка содержит устьевую подвесную арматуру, состоящую в преимущественном варианте из колонного фланца 1 и подвесного фланца 2; единый узел - корпус 3, установленный выше указанной устьевой подвесной арматуры. При этом колонный фланец 1, подвесной фланец 2 и корпус 3 герметично соединены между собой. Установка также содержит насос 4; напорный трубопровод 5, перекрытый снизу заглушкой 6, и обратный клапан 7, установленный на выходе насоса 4. Заглушка 6 изолирует внутреннюю полость напорного трубопровода 5 от межтрубного пространства 8 между эксплуатационной колонной 9 и указанным трубопроводом 5. Корпус 3 жестко сочленен с насосом 4, который установлен внутри напорного трубопровода 5. Внутри корпуса 3 выполнены два внутренних канала для жидкости (рабочего агента): входной 10 и выходной 11. Входной канал 10 предназначен для подвода жидкости к насосу 4 и гидравлически соединен с его входом. Выходной канал 11 соединен с кольцевой полостью 12 между насосом 4 и напорным трубопроводом 5 и обеспечивает отвод жидкости из внутренней полости напорного трубопровода 5 в нагнетательную линию (на чертеже не показана). Насос 4 на выходе снабжен обратным клапаном 7. Насос 4 выполнен с возможностью соединения с электродвигателем 13, который выполняет роль привода для насоса 4 и установлен на дневной поверхности, в преимущественном варианте, на подставке 14.The proposed vertical pumping unit contains a wellhead suspension fittings, consisting mainly of a column flange 1 and a suspension flange 2; a single unit - the housing 3, installed above the specified wellhead pendant fittings. In this case, the column flange 1, the hanging flange 2 and the housing 3 are hermetically connected to each other. The installation also includes a pump 4; the pressure pipe 5, blocked from below by a plug 6, and a check valve 7 installed at the outlet of the pump 4. The plug 6 isolates the internal cavity of the pressure pipe 5 from the annular space 8 between the production string 9 and the specified pipe 5. The housing 3 is rigidly connected to the pump 4, which installed inside the pressure pipe 5. Inside the housing 3 there are two internal channels for the liquid (working agent): input 10 and output 11. The input channel 10 is designed to supply fluid to the pump 4 and is hydraulically connected to it about the entrance. The output channel 11 is connected to the annular cavity 12 between the pump 4 and the pressure pipe 5 and provides the drainage of fluid from the internal cavity of the pressure pipe 5 to the discharge line (not shown). The pump 4 at the outlet is equipped with a check valve 7. The pump 4 is made with the possibility of connection with an electric motor 13, which acts as a drive for the pump 4 and is installed on the day surface, in the preferred embodiment, on the stand 14.

Предлагаемая установка работает следующим образом.The proposed installation works as follows.

Жидкость (рабочий агент) через внутренний канал 10 корпуса 3 подается на прием насоса 4. Насос 4 сообщает необходимое давление жидкости. С выхода насоса 4 через обратный клапан 7 жидкость под давлением попадает во внутреннюю полость напорного трубопровода 5 и далее через внутренний канал 11 корпуса 3 поступает в нагнетательную линию (на чертеже не показана). При остановке работы установки обратный клапан 7 закрывается и препятствует попаданию жидкости, находящейся под высоким давлением, из напорного трубопровода 5 в насос 4 и во входной канал 10 корпуса 3. Применение герметичного соединения подвесной арматуры и корпуса 3 исключает излив на устье жидкости из затрубного пространства 8 скважины при разгерметизации напорного трубопровода 5 с заглушкой 6. Благодаря этому же герметичному соединению предотвращается попадание на устье жидкости из внутренней полости напорного трубопровода 5 при возникновении нештатной ситуации.The liquid (working agent) through the internal channel 10 of the housing 3 is supplied to the intake of the pump 4. Pump 4 reports the required fluid pressure. From the outlet of the pump 4 through the check valve 7, the liquid under pressure enters the internal cavity of the pressure pipe 5 and then through the internal channel 11 of the housing 3 enters the discharge line (not shown). When the installation is stopped, the check valve 7 closes and prevents the ingress of liquid under high pressure from the pressure pipe 5 into the pump 4 and into the inlet channel 10 of the housing 3. The use of a tight connection of the suspension fittings and the housing 3 eliminates the outflow at the mouth of the fluid from the annulus 8 wells during depressurization of the pressure pipe 5 with a plug 6. Thanks to the same tight connection, liquid from the internal cavity of the pressure pipe 5 is prevented from entering the mouth of the Emergency.

Таким образом, благодаря заявляемым конструкторским особенностям предлагаемой установки, обеспечено по сравнению с прототипом повышение надежности работы, за счет включения в состав установки обратного клапана, размещенного на выходе насоса, за счет применения герметичного соединения ее узлов (подвесной арматуры и корпуса), расположенных на устье, а также за счет объединения в единый корпус узлов ввода и вывода жидкости, который не будет требовать дополнительных мер по обеспечению герметичности. Кроме того, одновременно с этим обеспечено снижение металлоемкости за счет объединения два отдельных узла в единый узел.Thus, thanks to the claimed design features of the proposed installation, the reliability of the operation is increased compared to the prototype due to the inclusion of a non-return valve located at the pump outlet, due to the use of hermetic connection of its nodes (pendant fittings and housing) located at the mouth , as well as by combining the fluid inlet and outlet nodes into a single casing, which will not require additional measures to ensure tightness. In addition, at the same time, a reduction in metal consumption was achieved by combining two separate units into a single unit.

Claims

1. A vertical pump installation, including a pump with an electric drive, input and output channels for liquid, made with the possibility of its installation inside the pressure pipe which is muffled from below and the formation of an annular cavity with it, characterized in that the input and output channels are made in a single unit - the casing, made with the possibility of installing above the wellhead pendant fittings and tight connection with the latter, while the housing is rigidly connected to the pump, and the outlet channel is equipped with a check valve.

2. The pump installation according to claim 1, characterized in that the outlet channel is equipped with a check valve at the pump outlet.