Пакерное устройство к погружному электронасосу

(51) 04 47/00 (2006.01) 21 33/12 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ механизмом 4, а также узел привода фиксирующих упоров. Узел привода фиксирующих упоров 17 и 18 выполнен в виде пружины сжатия 17 и упорной подвижной шайбы 18, установленных соосно на штоке 10 сливного клапана 9 между кронштейном 11 и нижним упором 19. Пружина 17 через упорную шайбу 18 кинематически связана с фиксирующими упорами 8, выполненными с плечами 20,контактирующими с упорной подвижной шайбой 18. Крышка-кронштейн 7 пакера 1 снабжена противоскручивающимся механизмом 21,удерживающим пакер 1 от скручивания относительно продольной оси за счет торможения его о стенки обсадной трубы скважины 13. Противоскручивающийся механизм 21 выполнен в виде двуплечих рычагов 22,шарнирно подвешенных к крышке-кронштейну 7 и взаимодействующих со спуско-подъмным механизмом 4, причем на одном конце двуплечих рычагов установлены ролики 25,взаимодействующие с поверхностью обсадной трубы скважины 13, а двуплечие рычаги 22 выполнены с отверстиями в виде пазов 23,расположенными под углом к вертикальной оси и шарнирно соединнными со снабжнными проушинами 24 спускоподъемного механизма 4,которые выполнены жсткими с возможностью перемещения по пазам 23 двухплечих рычагов 22 с вертикальным ходом, равным ходу сливного клапана 9. Пакер 1 снабжн эжектором 2, выполненным в виде активного сопла 26, совмещнного с его входной крышкой 12, снабжнной диффузором 27 и всасывающими отверстиями 28, соединнными через щелевое отверстие 29 с нижней полостью корпуса 5, входная часть которого выполнена в виде пассивного сопла 30,причм внутренняя поверхность нижнего уплотнительного кольца 6 соединена каналами с с межуплотнительным пространством д скважины.(72) Яковлев Александр Александрович Саркынов Ербол Асанбеков Бакдаулет Абибуллаевич Тлеукулов Алмас Токтасынович Жакупова Жанар Зиядовна(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Казахский национальный аграрный университет Министерства образования и науки Республики Казахстан(57) Изобретение относится к средствам,обеспечивающим подъем жидкости из скважины по обсадным трубам с помощью погружного напорного насоса, например, электронасоса для подъема воды. Конструкция пакерного устройства обеспечивает упрощение установки противоскручивающегося механизма во внутрь скважины вначале монтажа и повышения наджности его работы и использования в технологическом процессе кинетической энергии воды, подаваемой насосом, посредством эжектора,увеличивая подачу и КПД насосной установки. Пакерное устройство (Фиг.1) состоит из соединенного со спускоподъемным механизмом 4 пакера 1, который содержит корпус 5 с осевым каналом и эластичными уплотнительными элементами 6,соединенный патрубком с нагнетательной магистралью насоса 3, крышкукронштейн 7 с шарнирными фиксирующими упорами 8 и сливным клапаном 9, гидравлически соединенным с осевым каналом и имеющим шток 10, телескопически соединенный с крышкойкронштейном 7 и жестко со спускоподъемным Изобретение относится к средствам,обеспечивающим подъем жидкости из скважины по обсадным трубам с помощью погружного напорного насоса, например, электронасоса для подъема воды. Известна скважинная насосная установка для беструбной откачки жидкости из скважины (А.с. СССР 1090919, кл. 04 13/10, Е 21 В 33/129,БИ 17, 07.05.84), состоящая из погружного насоса и подсоединенного к его нагнетательному патрубку пакерного устройства, содержащего корпус в виде фланцев и трубы с уплотнительным эластичным элементом и механизм фиксирования в виде подвижных упоров, шарнирно подвешенных к корпусу и взаимодействующих со стенкой скважины посредством тяг и поршня,установленного внутри трубы корпуса. Недостатком известного пакерного устройства является ограниченная возможность его фиксации внутри скважины, лишь при запуске насоса. Также не обеспечено противоскручивание при спускеподъеме и установочном запуске в работу из-за конструкции механизма фиксирования и отсутствии противоскручивающегося механизма. Известно пакерное устройство к погружному электронасосу (А.с. СССР 1537795, кл. Е 21 В 33/12, 04 47/00, БИ 3, 23.01.90), включающее соединенный со спускоподъемным механизмом пакер, содержащий корпус с осевым каналом и эластичными уплотнительными элементами, нижняя часть которого патрубком соединена с нагнетательной магистралью насоса, крышкукронштейн с шарнирными фиксирующими упорами и сливным клапаном, гидравлически соединенный с осевым каналом и имеющим шток, телескопически соединенный с крышкой-кронштейном и жестко со спускоподъемным механизмом, а также узел привода фиксирующих упоров в виде клапана с рычагами,установленным в корпусе с возможностью взаимодействия последних с фиксирующими упорами, причем корпус клапана выполнен полым,нижняя часть которого взаимодействует с осевым каналом корпуса пакера,а верхняя - со сливным клапаном. Недостатком известного устройства является ограниченная возможность его фиксации внутри скважины лишь при запуске насоса. Пакерное устройство не позволяет при данной конструкции узла привода зафиксировать его внутри скважины без запуска насоса и в случае разъединения спускоподъемного механизма от пакера при обрыве троса и других причинах. Также не обеспечено противоскручивание при спуске-подъеме пакерного устройства с насосом и установочном запуске в работу из-за конструкции узла привода фиксирующих упоров и отсутствии в пакерном устройстве противоскручивающегося механизма и механизма по использованию в технологическом процессе кинетической энергии воды, подаваемой насосом, с целью увеличения подачи и КПД насосной установки. Известно пакерное устройство к погружному электронасосу(Предварительный патент на изобретение 8432, кл. Е 21 В 33/12, 04 47/00,2 ВИ 1, 14.01.2000), включающее соединенный со спускоподъемным механизмом пакер, содержащий корпус с осевым каналом и уплотнительными элементами, нижняя часть которого патрубком соединена с нагнетательной магистралью насоса,крышку-кронштейн с шарнирными фиксирующими упорами и сливным клапаном, гидравлически соединенным с осевым каналом и имеющим шток,телескопически соединенный с крышкой кронштейном и жестко со спускоподъемным механизмом, а также узел привода фиксирующих упоров. Узел привода фиксирующих упоров выполнен в виде пружины сжатия и упорной подвижной шайбы,установленных соосно на штоке сливного клапана. Пружина через упорную шайбу кинематически связана с фиксирующими упорами, выполненными с плечами, контактирующими с упорной подвижной шайбой. Крышка-кронштейн пакера снабжена противоскручивающимся механизмом,удерживающим пакер от скручивания относительно продольной оси за счет торможения его о стенки обсадной трубы скважины и выполненным в виде двуплечих рычагов, шарнирно подвешенных к крышке-кронштейну, и верхней неподвижной шайбой, установленной на штоке сливного клапана,причем на одном конце двуплечих рычагов установлены ролики,взаимодействующие с поверхностью обсадной трубы скважины, а вторые концы выполнены контактирующими с верхней шайбой. Недостатком известного устройства является сложность установки противоскручивающегося механизма при заправке его во внутрь скважины вначале монтажа и недостаточная его наджность в работе из-за возможности выскакивания верхней неподвижной шайбы спуско-подъмного механизма из контакта двухплечих рычагов, например,попадания роликов между стыками обсадных труб, а также отсутствии механизма по использованию в технологическом процессе кинетической энергии воды, подающей насосом, с целью увеличения подачи и КПД насосной установки. Задачей изобретения является упрощение установки противоскручивающегося механизма во внутрь скважины вначале монтажа и повышения наджности его работы, а также применения механизма по использованию в технологическом процессе кинетической энергии воды, подаваемой насосом, с целью увеличения подачи и КПД насосной установки. Технический результат - совершенствование противоскручивающегося механизма и повышение наджности его работы и использования в технологическом процессе кинетической энергии воды, подаваемой насосом, для увеличения подачи и КПД насосной установки. Технический результат достигается тем, что в пакерное устройство, включающее соединенный со спускоподъемным механизмом пакер, содержащие корпус с осевым каналом и эластичными уплотнительными элементами, нижняя часть которого соединена патрубком с нагнетательной магистралью насоса,крышку-кронштейн с шарнирными фиксирующими упорами и сливным клапаном, гидравлически соединенным с осевым каналом и имеющим шток, телескопически соединенный с крышкой - кронштейном и жестко со спускоподъемным механизмом, а также узел привода фиксирующих упоров, внесены следующие изменения согласно изобретению. В противоскручивающемся механизме двуплечие рычаги выполнены с отверстиями в виде пазов, расположенными под углом к вертикальной оси и шарнирно соединнными со снабжнными проушинами спускоподъемного механизма, которые выполнены жсткими с возможностью перемещения по пазам двухплечих рычагов с вертикальным ходом, равным ходу сливного клапана, а пакер снабжн эжектором, выполненным в виде активного сопла, совмещнного с его входной крышкой,снабжнной диффузором и всасывающими отверстиями,соединнными через щелевое отверстие с нижней полостью корпуса, входная часть которого выполнена в виде пассивного сопла,причм внутренняя поверхность нижнего уплотнительного кольца каналами соединена с межуплотнительным пространством скважины. Причинно-следственная связь между техническим результатом и существенными признаками очевидна. Заявленная группа признаков обеспечивает совершенствование противоскручивающегося механизма и повышение наджности его работы и использования в технологическом процессе кинетической энергии воды, подаваемой насосом, для увеличения подачи и КПД насосной установки, т.е. технический результат достигается. На фиг.1 изображено пакерное устройство,общий вид на фиг.2 - то же, рабочее положение на фиг.3 - то же, при неработающем насосе. Пакерное устройство к погружному электронасосу (фиг.1, 2, 3) состоит из пакера 1,соединенного посредством активного сопла эжектора 2, совмещнного с входной крышкой, с нагнетательной магистралью насоса 3,спускоподъемного механизма 4 и герметичного оголовка скважины с отводящим патрубком (на фиг. не показан). Пакер 1 гидравлического типа включает корпус 5 с уплотнительными кольцами 6, крышку-кронштейн 7 с шарнирными фиксирующими упорам 8 и сливным клапаном 9, имеющий шток 10,телескопически соединенный с кронштейном 11 крышки-кронштейна 7 и жестко со спускоподъемным механизмом 4. Внутри корпуса 5 имеются две полости а и б, соединнные между собой проходным отверстием в седле 16, нижняя из которых б через активное сопло эжектора 2,совмещнное с входной крышкой 12, соединена с напорной магистралью насоса 3 и каналами с - с внутренней поверхностью нижнего уплотнительного кольца 6,д с межуплотнительным пространством скважины 13,которое каналами с соединено с внутренней поверхностью нижнего уплотнительного кольца 6. Верхняя полость а корпуса 5 соединена через отверстия 14 верхней крышки 15 с внутренней поверхностью скважины 13, а каналами е - с внутренней поверхностью верхнего уплотнительного кольца 6 и имеет в нижней части седло 16, отверстие которого перекрывает сливной клапан 9. Узел привода фиксирующих упоров выполнен в виде пружины сжатия 17 и упорной подвижной шайбы 18, установленных соосно на штоке 10 сливного клапана 9, пружина 17 - между кронштейном 11 и упорной подвижной шайбой 18,ограниченной нижним упором 19 и кинематически связанной посредством пружины 17 с фиксирующими упорами 8, выполненными с плечами 20, контактирующими с упорной шайбой 18. Крышка-кронштейн 7 имеет противоскручивающийся механизм 21, состоящий из двуплечих рычагов 22, шарнирно подвешенных к крышке-кронштейну 7, выполнены с отверстиями в виде пазов 23, расположенными под углом к вертикальной оси и шарнирно соединнными со снабжнными проушинами 24 спускоподъемного механизма 4, которые выполнены жсткими с возможностью перемещения по пазам 23 двухплечих рычагов 22 с вертикальным ходом,равным ходу сливного клапана 9. На одном конце двуплечих рычагов 22 установлены ролики 25,взаимодействующие от действия силы веса насоса 3 и пакера 1 с поверхностью обсадной трубы скважины 13. Пакер 1 снабжн эжектором 2, выполненным в виде активного сопла 26, совмещнного с его входной крышкой 12, снабжнной диффузором 27 и всасывающими отверстиями 28, соединнными через щелевое отверстие 29 с нижней полостью б корпуса 5, входная часть которого выполнена в виде пассивного сопла 30. Пакерное устройство работает следующим образом (фиг.1, 2). Подсоединив пакер 1 с электронасосом 3 к спускоподъемному механизму 4 и опустив, например, на тросе 31 под уровень воды в скважине 13 на требуемую глубину, запускают электронасос 3. Нижнее уплотнительное кольцо 6 за счет давления воды, поступающей из насоса 3,расширяется и уплотняет корпус 5 с внутренней поверхностью скважины 13, разделяя всасывающую магистраль насоса 3 от нагнетательной. Одновременно при запуске насоса 3 ослабляют трос 31, который за счет придерживания насоса уплотнительным кольцом 6 прославляется и усилием разгруженной пружины 17 посредством подвижной упорной шайбы 18 разводятся фиксирующие упоры 8 и фиксируют пакер 1 с электронасосом 3 в обсадной трубе скважины 13. При запуске насоса 3 и спуске пакерного устройства противоскручивающийся механизм 21 предотвращает скручивание кабеля 32 вокруг троса 31. Вода из насоса 3 вначале подается в полость б корпуса 5 пакера, а из нее по двум направлениям по 3 осевому отверстию седла 16, полости а, приподнимая сливной клапан 9, отверстий 14 верхней крышки 15 и по каналам д, омывая верхнее уплотнительное кольцо 6, в нагнетательную магистраль скважины 13. Одновременно вода, проходя через активное сопло 26 эжектора 2, на выходе диффузора создат разрежение (вакуум), в результате чего вода из скважины 13 по всасывающим отверстиям 28 примной крышки 12 и щелевому отверстию 29 между корпусом 5 и диффузором 27 поступает в полость б корпуса 5 и далее с основным потоком воды через каналы д и отверстия в проходном сечении седла 16 податся в нагнетательную магистраль скважины 13, увеличивая подачу насосной установки на 20-30 и более. Пакерное устройство можно зафиксировать в скважине на требуемой глубине без запуска насоса(в случае отсутствия электроэнергии при монтаже),для этого придерживают электронасос 3 за кабель 32 и ослабляют трос 31, в результате пружина 17 срабатывает, раздвигая фиксирующие упоры 7 и фиксируя их о внутреннюю стенку обсадных труб скважины 13. Разъединяется спускоподъемный механизм 4 и разъемная часть с тросом 31 вынимается из скважины, устанавливается герметичный оголовок скважины с отводящим патрубком, после чего начинает работать пакерное устройство, поднимая воду по обсадным трубам скважины 13 и через отвод подается к потребителю. При выключении элетронасоса 3 (фиг.3) сливной клапан 9 садится на седло 16, нижнее уплотнительное кольцо 6 разгружается, а верхнее 6 уплотняет корпус 5 с обсадной трубой скважины 13 за счет давления от столба воды в скважине,действующего через отверстия 14, полость а и каналы е. После нового пуска электронасоса 3 (фиг.2) нижнее кольцо 6 вновь уплотняется, а верхнее разгружается и процесс работы пакерного устройства повторяется. Для демонтажа пакерного устройства (фиг.1) снимают оголовок с отводящим патрубком с устья скважины 13, опускают во внутрь скважины разъемную часть спускоподъемного механизма 4 на тросе 31 и, соединив ее, вначале путем натяжения троса 31 отрывают сливной клапан 9 от его седла и сбрасывают столб воды в скважине 13 до статического. При этом уплотнительные кольца 6 разгружаются и фиксирующие упоры 8 расклиниваются, а затем вынимают пакерное устройство из скважины, противоскручивающийся механизм 21 которого обеспечивает его центрирование внутри скважины и противоскручивание. Таким образом, предлагаемая конструкция пакерного устройства обеспечивает упрощение установки противоскручивающегося механизма во внутрь скважины вначале монтажа и повышения наджности его работы использования в технологическом процессе кинетической энергии воды, подающей насосом, посредством эжектора,увеличивая подачу и КПД насосной установки. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Пакерное устройство к погружному электронасосу, включающее соединенный со спускоподъемным механизмом пакер, содержащий корпус с осевым каналом и уплотнительными элементами, нижняя часть которого патрубком соединена с нагнетательной магистралью насоса,крышку-кронштейн с шарнирными фиксирующими упорами и сливным клапаном, гидравлически соединенным с осевым каналом и имеющим шток,телескопически соединенный с крышкойкронштейном и жестко со спуско-подъемным механизмом, а также узел привода фиксирующих упоров в виде пружины сжатия и упорной подвижной шайбы, установленных соосно на штоке сливного клапана, при этом пружина через упорную шайбу кинематически связана с фиксирующими упорами, а крышка-кронштейн пакера снабжена противоскручивающимся механизмом в виде двуплечих рычагов, шарнирно подвешенных к крышке-кронштейну и взаимодействующих со спуско-подъмным механизмом, причем на одном конце двуплечих рычагов установлены ролики,взаимодействующие с поверхностью обсадной трубы скважины, отличающееся тем, что в противоскручивающемся механизме двуплечие рычаги выполнены с отверстиями в виде пазов,расположенными под углом к вертикальной оси и шарнирно соединнными со снабжнными проушинами спуско-подъемного механизма, а пакер снабжн эжектором, выполненным в виде активного сопла, совмещнного с его входной крышкой,снабжнной диффузором и всасывающими отверстиями,соединнными через щелевое отверстие с нижней полостью корпуса, входная часть которого выполнена в виде пассивного сопла. 2. Пакерное устройство по п.1, отличающееся тем, что проушины спускоподъемного механизма выполнены жсткими с возможностью перемещения по паза двухплечих рычагов с вертикальным ходом,равным ходу сливного клапана. 3. Пакерное устройство по п.1 и 2,отличающееся тем, что пазы двухплечих рычагов выполнены под углом к вертикальной оси. 4. Пакерное устройство по п.1, отличающееся тем, что внутренняя поверхность нижнего уплотнительного кольца соединена каналами с межуплотнительным пространством скважины.