СКВАЖИННЫЙ ВИХРЕВОЙ НАСОС Российский патент 1997 года по МПК F04F5/42 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для возбуждения скважины путем создания депрессии, и может быть использовано для освоения скважин, вызова притока нефти, воды, газа, эксплуатации скважины и газлифтной добычи нефти.

Наиболее близким к изобретению является устройство для возбуждения и освоения скважины, включающее вихревую камеру смещения, тангенциальное активное сопло для подвода эжектирующей рабочей среды в вихревую камеру, выходной канал и канал подвода перекачиваемой среды, сообщенный со скважиной (авт. св. СССР N 1546720, кл. F 04 F 5/02, 1990).

Недостатком прототипа является сложность конструкции, изготовления, сборки и большие гидравлические потери, следовательно, низкая надежность работы.

Задача изобретения упрощение конструкции и повышение надежности работы устройства.

Задача достигается тем, что скважинный вихревой насос содержит вихревую камеру смещения, тангенциальное активное сопло для подвода эжектирующей рабочей среды в вихревую камеру, тангенциальные выходные каналы, канал подвода перекачиваемой среды, сообщенный со скважиной, и пакер, вихревая камера смешения выполнена с закрытым дном, тангенциальное активное сопло выполнено в верхней части вихревой камеры, канал подвода перекачиваемой среды выполнен соосно с вихревой камерой, сообщен с ее полостью и тангенциальными выходными каналами, причем в канале подвода перекачиваемой среды установлен обратный клапан с коническим седлом.

В предлагаемом устройстве в отличие от прототипа вихревая камера смещения выполнена с закрытым дном, перевернутым и активное сопло выполнено в верхней части вихревой камеры. Такое выполнение упрощает конструкцию, изготовление и сборку, уменьшается общая длина каналов и снижаются гидравлические потери. Это способствует повышению КПД вихревого насоса.

Обратный клапан, установленный в канале подвода, предотвращает утечку откачиваемой среды обратно в пласт при технологических остановках работы насоса, снижает время, затраченное на запуск насоса, повышает надежность его работы.

Приведенный поиск по научно-техническим и патентным источникам информации и выбранный из перечня аналогов прототип позволили выявить отличительные признаки в предлагаемом техническом решении, следовательно, заявленное устройство удовлетворяет критерию изобретения "новизна", а проведенный заявителем дополнительный поиск известных технических решений с целью обнаружения в них признаков, сходных с признаками отличительной части формулы заявленного технического решения, и сравнения свойств заявляемого и известных технических решений, обусловленных наличием в них указанных признаков показал, что, во-первых, не все признаки отличительной части формулы найдены в известных технических решениях, во-вторых, сопоставительный анализ свойств, обусловленных наличием некоторых отличительных признаков в известных решениях и в заявленном техническом решении, показал, что у заявленного решения проявляются свойства, не совпадающие со свойствами, проявляемыми указанными признаками в известных технических решениях, чем обуславливается достижение заявленного положительного эффекта, следовательно, заявленное техническое решение удовлетворяет критерию изобретения "существенные отличия".

На фиг. 1 изображен общий вид скважинного вихревого насоса в разрезе в компоновке с механическим пакером; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1, где показано тангенциальное активное сопло; на фиг. 3 сечение Б-Б на фиг. 1, где показаны тангенциальные выходные каналы.

Насос состоит из корпуса 1 с каналом 2 для подвода эжектирующей рабочей среды. В корпусе 1 установлена вихревая камера 3 с тангенциально-направленным активным соплом 4. Активное сопло 4 выполнено на корпусе 5 вихревой камеры 3 касательно к внутренней ее стенке. Нижняя часть корпуса 1 имеет тангенциальные выходные каналы 6 (фиг. 3). На нижней части корпуса 1 выполнен центральный канал 7 подвода перекачиваемой среды. Канал 7 выполнен соосно с вихревой камерой 3. Для предотвращения обратной утечки перекачиваемой жидкости в канале подвода 7 установлен шаровой обратный клапан 8 с коническим седлом 9. Для герметизации затрубного пространства установлен стандартный механический пакер 10. Вихревой насос соединен с пакером 10 и насосно-компрессорными трубами НКТ 11 при помощи конической трубной резьбы.

Скважинный вихревой насос работает следующим образом.

Насос спускают в скважину на трубах НКТ 11 до глубины 3 4 м выше перфорационных отверстий 12 обсадной колонны 13. Рабочая среда (жидкость, газ, газожидкостная смесь) подается по трубам НКТ 11 и через канал 2, активное сопло 4 поступает в вихревую камеру 3, где поток приобретает большую скорость вращения (в пределах 1•10³ 1,5•10³ с^-1). Вращающийся поток из вихревой камеры 3 выбрасывается через тангенциальные выходные каналы 6 в межтрубное пространство, как это показано на фиг. 1 (стрелками указан путь движения рабочего агента и перекачиваемой жидкости). За счет центробежной силы вращающегося потока и его кинетической энергии в центральной зоне вихревой камеры 3 образуется сильное разрежение вакуум. Под действием разрежения в камере 3 скважинная жидкость через патрубок пакера и центральный канал 7 отсасывается в вихревую камеру 3. В вихревой камере 3 происходит смешение рабочего агента и перекачиваемой жидкости. Далее смешанный поток через тангенциальные выходные каналы 6 выбрасывается в межтрубное пространство и подается вверх. При этом в призабойной зоне создается депрессия, ускоряется приток пластовой жидкости в скважину, улучшается очистка поровых каналов.

Требуемая производительность и давление насосных агрегатов зависит от глубины и конструкции скважины, пластового давления, коэффициента проницаемости и продуктивности, от геометрических параметров насоса.

Насос позволяет высокоэффективно вести вызов притока и освоение в осложненных условиях.

Устройство имеет компактную простую конструкцию, обладает надежностью, отличается технологичностью в изготовлении.

Использование: нефтегазодобыча, в частности скважинное насосостроение. Сущность изобретения: вихревая камера смещения скважинного насоса выполнена с закрытым дном, тангенциальное активное сопло выполнено в верхней части вихревой камеры, канал подвода перекачиваемой среды выполнен соосно с вихревой камерой, сообщен с ее полостью и тангенциальными выходными каналами, причем в канале подвода перекачиваемой среды установлен обратный клапан с коническим седлом. 3 ил.

Скважинный вихревой насос, содержащий вихревую камеру смешения, тангенциальное активное сопло для подвода эжектирующей рабочей среды в вихревую камеру, выходной канал и канал подвода перекачиваемой среды, сообщенный со скважиной, отличающийся тем, что вихревая камера смешения выполнена с закрытым дном, тангенциальное активное сопло выполнено в верхней части вихревой камеры, канал подвода перекачиваемой среды выполнен соосно с вихревой камерой, сообщен с ее полостью и тангенциальными выходными каналами, причем в канале подвода перекачиваемой среды установлен обратный клапан с коническим седлом.