СПОСОБ ПЕРЕКАЧКИ ПРОДУКЦИИ СКВАЖИН И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2000 года по МПК F04B19/06 F04B47/00 

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности, гидромашиностроению и может быть использовано для перекачки продукции скважин, представляющей собой многофазную, многокомпонентную смесь.

Известен способ нагнетания газожидкостной смеси поршневым насосом (а.с. СССР N 714044, F 04 B 23/00, 1980 г.), включающий ввод в перекачиваемую жидкость газожидкостной смеси или газа с заданным избыточным давлением от постороннего источника, эту газожидкостную смесь или газ с избыточным давлением вводят непосредственно в рабочую камеру поршневого насоса в зону, примыкающую к нагнетательному клапану, в период выполнения насосом такта всасывания и одновременно через всасывающий клапан насоса вводят перекачиваемую жидкость с избыточным давлением, равным давлению смеси или газа.

Этот способ недостаточно эффективен при перекачке газожидкостных смесей и требует при этом больших энергетических затрат.

Известно также устройство для осуществления данного способа, которое содержит рабочий цилиндр со всасывающим и нагнетательным клапанами, поршень, установленный в рабочей камере, источник газожидкостной смеси или газа, при этом между рабочим цилиндром насоса и его нагнетательным клапаном установлена дополнительная камера, снабженная впускным клапаном, для сообщения этой камеры с источником газожидкостной смеси или газа в период выполнения насосом такта всасывания, причем объем дополнительной камеры, по меньшей мере, равен рабочему объему цилиндра.

Недостаток этого устройства заключается в необходимости установки и эксплуатации подпорного насоса, что ведет к большим затратам на его привод.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ перекачки продукции скважин (патент РФ N 2109985, F 04 B 23/10, 47/00, 1998 г.), включающий сепарацию продукции перед поступлением в насос, подачу в рабочую полость насоса через его всасывающий клапан части отделенной в процессе сепарации воды, а остальную часть воды совместно с нефтью и газом направляют в компрессионную камеру насоса через ее впускной клапан.

Недостатком данного способа является то, что перекачиваемая нефть и вода подаются в компрессионную камеру после сепарации разгазированными, что ведет к временной задержке подачи жидкости в коллектор из компрессионной камеры до насыщения ее газом до такого предела, пока давление в камере не превысит давление в коллекторе. Способ не позволяет регулировать долевое содержание нефти, газа и воды при подаче их в компрессионную камеру и рабочую полость насоса, что ведет к недостаточной экономической эффективности использования способа.

За прототип предлагаемого устройства взято устройство для осуществления способа перекачки продукции скважин (патент РФ N 2109985, F 04 B 23/00, 47/00, 1998 г.), включающее насос с приемным коллектором, имеющим по крайней мере одну компрессионную камеру с впускным коллектором, сепаратор с жидкостным и газовым патрубками и ограничителем расхода выходящей из сепаратора воды, жидкостной патрубок соединен с приемным коллектором насоса, газовый - с впускным коллектором компрессионной камеры, а ограничитель расхода установлен между жидкостным патрубком сепаратора и приемным коллектором насоса, выполненным поршневым или плунжерным.

Недостатком устройства является то, что оно не позволяет регулировать долевое содержание нефти, газа и воды в перекачиваемой продукции, что ведет к непроизводительным затратам при работе устройства, например, при недостаточном содержании в жидкости газа поршень будет совершать "холостые" ходы, то же будет происходить и при повышенном содержании газа в продукции или при остановке насоса, когда в верхней части сепаратора образуется газовая "шапка".

Для улучшения качества перекачиваемой продукции скважин за счет частичного или полного растворения газа в нефти и возможности регулирования долевого содержания составляющих продукции скважин нефть, и часть воды перемешивают с газом и подают через впускной клапан в компрессионную камеру насоса. Нефть, часть воды и газ подают из сепаратора в зону перемешивания раздельно, а оставшуюся часть воды удаляют непосредственно из сепаратора.

Для осуществления способа перекачки продукции скважин устройство содержит смеситель, установленный перед компрессионной камерой, сепаратор, снабженный отдельными газовым и нефтяным патрубками, патрубком с ограничителем расхода, соединяющим жидкостной и газовый патрубки, отводом воды, при этом нефтяной патрубок снабжен ограничителем расхода нефти, а жидкостной патрубок соединен с отводом воды.

На фиг. 1 дана общая схема устройства для перекачки продукции скважин. На фиг. 2 показан смеситель многофазной продукции.

Способ осуществляют следующим образом. Продукцию скважин подают в сепаратор, где она, разделяясь на нефть, газ и воду, идет раздельно. Газ, нефть и часть воды перемешивают перед поступлением в компрессионную камеру через впускной клапан насоса. Часть воды после сепарации удаляют, а другую часть подают в рабочую полость насоса. Перемешивание разделенной продукции, а затем компрессирование этой продукции позволяет изменить физические свойства смеси, и в трубопровод идет продукция с меньшим удельным весом и меньшей вязкости, что уменьшает энергетические затраты при транспортировании продукции.

Устройство для осуществления способа состоит из сепаратора 1 и насоса 2. Сепаратор содержит входной трубопровод 3, газовый 4, нефтяной 5 и жидкостной 6 патрубки. Жидкостной патрубок 6 имеет отвод 7 для оставшейся в процессе сепарации воды. Газовый 4 и нефтяной 5 патрубки сообщаются с жидкостным 6 посредством соединительного патрубка 8. В нефтяном патрубке 5 установлен ограничитель расхода 9, в жидкостном - ограничитель расхода воды 10, а в соединительном патрубке - ограничитель расхода 11. Насос 2 включает компрессионную камеру 12 с впускным 13 и нагнетательным 14 клапанами, поршень 15 в цилиндре 16, всасывающий клапан 17, а также приемный 18 и впускной 19 коллекторы. Нагнетательный коллектор 20 сообщен с трубопроводом 21 и с потребителем продукции скважин. Перед компрессионной камерой 12 установлен смеситель 22 (фиг. 1).

На фиг. 2 - вид возможной упрощенной конструкции смесителя. Смеситель содержит винтовые завихрители 23, представляющие собой закрученную по спирали пластину. Между завихрителем 23 установлены перегородки 24 с разными по диаметру отверстиями. Для ускорения движения потока жидкости в смесителе возможно уменьшение диаметра сечения трубки корпуса 25.

Устройство работает следующим образом.

Продукция от скважин поступает по трубопроводу 3 в сепаратор 1, где происходит ее пофазное разделение. Часть воды поступает по жидкостному патрубку 6 через приемный коллектор 18 и всасывающий клапан 17 в цилиндр 16 насоса 2. Ограничитель 10 служит для уменьшения объема подаваемой воды в насос 1. Одновременно газ и нефть по газовому 4 и нефтяному 5 патрубкам соответственно через смеситель 22, впускной коллектор 19 и впускной клапан 13 подаются в компрессионную камеру 12. Нефтяной патрубок 5 устанавливается в зоне нефтяного слоя. Уровень нефтяного слоя поддерживается за счет ограничителя расхода 9 и извлекаемой из сепаратора 1 большей части воды через отвод 7. При этом нефть и газ, проходя через смеситель 22, перемешиваются друг с другом, и растворенный частично в нефти газ уменьшает ее вязкость. В случаях большого поступления газа в сепаратор 1 производится дозирование воды через соединительный патрубок 8, содержащий ограничитель расхода 11. Дозировка водой необходима только в случаях нехватки объема нефти для "загазирования". Таким образом, по окончании хода всасывания поршня 15 в компрессионной камере 12 под нагнетательным клапаном 14 находится часть газа, "загазированные" заранее нефть и вода. При нагнетательном ходе поршня 15 впускной 13 и всасывающий 17 клапаны закрываются, далее давление в компрессионной камере 12 и давление в нагнетательном коллекторе 20 выравниваются, клапан 14 открывается и продукция подается в трубопровод 21. при работе цикл повторяется.

Предлагаемые способ перекачки продукции скважин и устройство для его осуществления позволяют подавать как одновременно, так и отдельно регулируемые объемы нефти, газа и воды в компрессионную камеру насоса, а далее - потребителю. Такой способ улучшает качество перекачиваемой продукции за счет частичного или полного растворения газа в нефти и воде, так как изменяются удельный вес и вязкость, что благоприятно влияет на прохождение продукции скважин по трубам и создаются щадящие условия для работы клапанов и насоса. Увеличиваются производительность и ресурс работы насоса в целом, снижаются энергозатраты, появляется возможность отделения остаточной воды из сепаратора, минуя насос, и направления ее обратно в скважины.

Способ и устройство предназначены для использования в нефтегазодобывающей промышленности и гидромашиностроении. Продукцию скважин сепарируют перед подачей в насос. Нефть и часть воды перемешивают с газом и подают через впускной клапан в компрессионную камеру насоса. При этом нефть, часть воды и газ подают из сепаратора в зону перемешивания раздельно, а оставшуюся часть воды удаляют непосредственно из сепаратора. Устройство включает насос с приемным коллектором, имеющим по крайней мере одну компрессионную камеру с впускным коллектором и сепаратор с жидкостным и газовым патрубками. Перед компрессионной камерой установлен смеситель. Сепаратор снабжен отдельными газовым и нефтяным патрубками, патрубком с ограничителем расхода, соединяющим жидкостный и газовый патрубки, отводом воды. Нефтяной патрубок снабжен ограничителем расхода нефти. Жидкостный патрубок соединен с отводом воды. Позволяет улучшить качество перекачиваемой продукции за счет удаления части воды после сепарации и за счет частичного или полного растворения газа в нефти и воде после перемешивания. Позволяет снизить энергозатраты, увеличить ресурс работы насоса. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ перекачки продукции скважин, включающий сепарацию продукции перед поступлением в насос, подачу в рабочую полость насоса через его всасывающий клапан части отделенной в процессе сепарации воды, отличающийся тем, что нефть и часть воды перемешивают с газом и подают через впускной клапан в компрессионную камеру насоса, при этом нефть, часть воды и газ подают из сепаратора в зону перемешивания раздельно, а оставшуюся часть воды удаляют непосредственно из сепаратора. 2. Устройство для осуществления способа перекачки продукции скважин, включающее насос с приемным коллектором, имеющим, по крайней мере, одну компрессионную камеру с впускным коллектором, сепаратор с жидкостным и газовым патрубками, отличающееся тем, что перед компрессионной камерой установлен смеситель, сепаратор снабжен отдельными газовым и нефтяным патрубками, патрубком с ограничителем расхода, соединяющим жидкостный и газовый патрубки, отводом воды, при этом нефтяной патрубок снабжен ограничителем расхода нефти, а жидкостный патрубок соединен с отводом воды.