ПОГРУЖНАЯ НАСОСНАЯ СИСТЕМА Российский патент 2004 года по МПК F04D13/10 E21B43/38 

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при насосной добыче нефти с попутным газом из скважин.

Известна погружная насосная установка, содержащая погружной насос с центробежным газосепаратором (авт. св. СССР №109579, 01.01.1957). Известное устройство имеет низкую эффективность вследствие диспергирования пузырьков газа в вихревом колесе перед центробежным разделителем газосепаратора, что существенно затрудняет последующее отделение газа от жидкости.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является погружная насосная система, включающая погружной электродвигатель с гидрозащитой, погружной насос и газосепаратор, содержащий размещенные в корпусе последовательно по ходу потока шнек, кавернообразующее лопастное колесо, сепарационный барабан с ребрами, узел отвода отсепарированного газа в затрубное пространство и отсепарированной жидкости на прием погружного насоса (патент США №4088459, 09.05.1978). Известное устройство имеет низкую эффективность и ограниченную область применения вследствие неоптимальной геометрии кавернообразующего лопастного колеса.

Задачей изобретения является повышение эффективности и расширение области применения погружной насосной системы путем оптимизации проточной части кавернообразующего колеса.

Технический результат достигается тем, что в погружной насосной системе, включающей погружной электродвигатель с гидрозащитой, погружной насос и газосепаратор, содержащий размещенные в корпусе последовательно по ходу потока шнек, кавернообразующее лопастное колесо, сепарационный барабан с ребрами, узел отвода отсепарированного газа в затрубное пространство и отсепарированной жидкости на прием погружного насоса, согласно изобретению угол β установки выходной кромки лопастей кавернообразующего колеса составляет от 135 до 145°.

В варианте выполнения системы в диапазоне 135°≤β≤140° число лопастей кавернообразующего колеса составляет от четырех до пяти, а в диапазоне 140°<β≤145° число лопастей кавернообразующего колеса составляет от трех до четырех.

Указанные выше отличительные признаки изобретения позволяют обеспечить наиболее эффективное отделение свободного газа от жидкости на приеме погружного насоса. Кроме того, при этом существенно расширяется область применения погружной насосной системы, т.к. появляется возможность успешно вести добычу нефти с повышенным содержанием свободного газа из высокодебитных скважин, где применение известных технических решений не позволяет добиться устойчивой, без срывов подачи работы.

На фиг.1 представлена схема погружной насосной системы в скважине, на фиг.2 - газосепаратор погружного насоса, на фиг.3 - кавернообразующее колесо.

Погружная насосная система (см. фиг.1) содержит размещенный в скважине 1, пробуренной на нефтяной пласт 2, погружной насос 3 с газосепаратором 4, которые приводятся в действие погружным электродвигателем 5 с гидрозащитой 6. Энергия к электродвигателю 5 подводится по кабелю 7. Насос 3 спущен в скважину 1 на насосно-компрессорных трубах 8. Между эксплуатационной колонной скважины 1 и насосно-компрессорными трубами 8 образовано затрубное пространство 9.

Газосепаратор 4 (см. фиг.2) содержит корпус 10, в котором размещены шнек 11, кавернообразующее лопастное колесо 12, сепарационный барабан 13 с ребрами 14, узел отвода 15 отсепарированного газа в затрубное пространство 8 и отсепарированной жидкости на прием погружного насоса 3. Газосепаратор 4 содержит также вал 16 для привода в действие вращающихся элементов проточной части - шнека 11, кавернообразующего лопастного колеса 12 и сепарационного барабана 13. Угол β установки выходной кромки лопастей 17 кавернообразующего колеса 12 составляет (см. фиг.3) от 135 до 145°. В варианте выполнения системы в диапазоне 135°≤β≤140° число лопастей 17 кавернообразующего колеса 12 составляет от четырех до пяти, а в диапазоне 140°<β≤145° число лопастей 17 кавернообразующего колеса 12 составляет от трех до четырех.

Погружная насосная система работает следующим образом.

Продукция нефтяного пласта 2 поступает в скважину 1. По мере подъема продукции по стволу скважины 1 вверх давление в потоке падает, и при давлениях меньше давления насыщения происходит выделение из нефти пузырьков свободного газа. Газожидкостная смесь направляется в газосепаратор 4 погружного насоса 3.

Далее смесь откачивается шнеком 11 к кавернообразующему лопастному колесу 12, которое нагнетает смесь в сепарационный барабан 13 с ребрами 14. Благодаря тому, что угол β установки выходной кромки лопастей 17 кавернообразующего колеса 12 составляет от 135 до 145°, в диапазоне 135°≤β≤140° число лопастей 17 кавернообразующего колеса 12 составляет от четырех до пяти, а в диапазоне 140°<β≤145° число лопастей 17 кавернообразующего колеса 12 составляет от трех до четырех, на профилях лопастей 17 кавернообразующего колеса 12 происходит интенсивное образование каверн, заполненных пузырями газа, вследствие чего центробежная сепарация газа начинается уже в межлопаточных каналах вращающегося кавернообразующего колеса 12. При этом создаются также наиболее оптимальные условия для последующего эффективного разделения газожидкостной смеси в сепарационном барабане 13.

В поле центробежных сил в сепарационном барабане 13 газ направляется к центру, а жидкость - к периферии потока. Газ сбрасывается по каналам узла отвода 15 в затрубное пространство 9 скважины 1, а отсепарированная жидкость поступает на прием погружного насоса 3 и нагнетается им на поверхность по насосно-компрессорным трубам 8.

Таким образом, предложенное техническое решение позволяет увеличить коэффициент сепарации свободного газа на приеме погружного насоса, что повышает эффективность и расширяет область применения погружной насосной системы по сравнению с известными изобретениями.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при насосной добыче нефти с попутным газом из скважин. Система включает погружной электродвигатель с гидрозащитой, погружной насос и газосепаратор, содержащий размещенные в корпусе последовательно по ходу потока шнек, осевое кавернообразующее колесо, сепарационный барабан с ребрами, узел отвода отсепарированного газа в затрубное пространство и отсепарированной жидкости на прием погружного насоса. Угол β установки выходной кромки лопастей кавернообразующего колеса составляет от 135 до 145°. В варианте выполнения системы в диапазоне 135° ≤ β ≤ 140° число лопастей кавернообразующего колеса составляет от четырех до пяти, а в диапазоне 140° < β ≤ 145° число лопастей кавернообразующего колеса составляет от трех до четырех. Изобретение направлено на повышение эффективности и расширение области применения погружной насосной системы путем оптимизации проточной части кавернообразующего колеса. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Погружная насосная система, включающая погружной электродвигатель с гидрозащитой, погружной насос и газосепаратор, содержащий размещенные в корпусе последовательно по ходу потока шнек, кавернообразующее лопастное колесо, сепарационный барабан с ребрами, узел отвода отсепарированного газа в затрубное пространство и отсепарированной жидкости на прием погружного насоса, отличающаяся тем, что угол β установки выходной кромки лопастей кавернообразующего колеса составляет 135 - 145°.2. Система по п.1, отличающаяся тем, что в диапазоне 135° ≤ β ≤ 140° число лопастей кавернообразующего колеса составляет от четырех до пяти, а в диапазоне 140° < β ≤ 145° число лопастей кавернообразующего колеса составляет от трех до четырех.