ЭЖЕКТОРНЫЙ НАСОС Российский патент 2005 года по МПК F04F5/00 

Настоящее изобретение относится к области нефтяной и газовой промышленности, в частности к устройствам для закачки в скважины различного назначения композитных флюидов, необходимых, например, для вытеснения нефти из продуктивного пласта при разработке месторождения и обеспечения тем самым необходимого режима вытеснения этой нефти, при изоляции зон осложнений в скважинах и пр. В связи с условиями в скважине и решаемой задачей в качестве рабочего агента для эжекторного насоса могут быть использованы жидкости различного типа, газ и пар (флюид) в различных их сочетаниях друг с другом, а также флюид с различными инертными наполнителями, применяемыми, как правило, для изоляции зон осложнений в скважинах различного назначения или, например, выравнивания фронта вытеснения в нагнетательных скважинах при разработке месторождений заводнением.

Назначение эжекторного насоса определяет его конструктивные особенности.

Известен эжекторный насос, включающий корпус, центральное сопло для подачи через него рабочего флюида высокого давления, узел подачи флюида с низким давлением, конфузор для эжекции флюида с низким давлением, камеру смешения и диффузор [1].

Недостатком известного устройства является его низкий коэффициент эжекции (доля захватываемого эжектируемого флюида по отношению к рабочему эжектирующему флюиду). Величина этого коэффициента в известном устройстве не превышает 0,3.

Низкий коэффициент эжекции в известном устройстве объясняется малой площадью боковой поверхности рабочей эжектирующей струи в камере смешения.

Наиболее близким аналогом изобретения является эжекторный насос, включающий корпус, связанный с корпусом патрубок для подачи эжектирующего флюида, помещенный в корпусе подводящий патрубок для подачи эжектируемого флюида, втулку, одна часть внутренней поверхности которой образует с частью внешней поверхности патрубка для подачи эжектируемого флюида кольцевое сопло, связанное с патрубком для подачи эжектирующего флюида, а другая часть свободного внутреннего пространства втулки образует камеру смешения, диффузор, связанный с камерой смешения, и трубопровод для вывода смеси эжектирующего и эжектируемого флюидов [2].

Недостатком известного устройства является невозможность его применения для нагнетания смеси эжектирующего и эжектируемого флюидов в систему с высоким давлением, а также низкий коэффициент полезного действия этого устройства.

Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет возможности его применения для нагнетания смеси эжектирующего и эжектируемого флюидов в систему с высоким давлением, а также повышение коэффициента полезного действия устройства.

Необходимый технический результат достигается тем, что в эжекторном насосе, включающем корпус, связанный с корпусом патрубок для подачи эжектирующего флюида, помещенный в корпусе подводящий патрубок для подачи эжектируемого флюида, втулку, одна часть внутренней поверхности которой образует с частью внешней поверхности патрубка для подачи эжектируемого флюида кольцевое сопло, связанное с патрубком для подачи эжектирующего флюида, а другая часть свободного внутреннего пространства втулки образует камеру смешения, диффузор, связанный с камерой смешения, и трубопровод для вывода смеси эжектирующего и эжектируемого флюидов, согласно изобретению внутренний диаметр патрубка для подачи эжектируемого флюида составляет 0,15-0,32 от внутреннего диаметра трубопровода для вывода смеси эжектирующего и эжектируемого флюидов, длина камеры смешения в 3-6 раз превышает рабочее сечение кольцевого сопла, а угол диффузора составляет 2-20 град.

Кроме того, при содержании наполнителя в эжектируемом флюиде патрубок для подачи эжектируемого флюида имеет на выходе участок длиной и диаметром, предотвращающими засорение этого патрубка.

На чертеже показан общий вид эжекторного насоса.

Эжекторный насос включает корпус 1. С корпусом 1 связан патрубок 2 для подачи эжектирующего флюида. В корпусе 1 помещен подводящий патрубок 3 (с внутренним диаметром D₁ и наружным диаметром D₂) для подачи эжектируемого флюида. В корпусе 1 помещена также втулка 4 (с внутренним диаметром D₃). Одна часть внутренней поверхности этой втулки диаметром D₃ образует с частью внешней поверхности патрубка 3 для подачи эжектируемого флюида диаметром D₂ кольцевое сопло 5. Это сопло связано гидравлически (гидродинамически) с патрубком 2 для подачи эжектирующего флюида. Другая часть свободного внутреннего пространства втулки 4 образует камеру смешения 6. С камерой смешения 6 связан диффузор 7. Для вывода смеси эжектирующего и эжектируемого флюидов служит отдельный трубопровод, связанный с диффузором (на чертеже условно не показан). Внутренний диаметр патрубка 3 для подачи эжектируемого флюида составляет 0,15-0,32 от внутреннего диаметра трубопровода для вывода смеси эжектирующего и эжектируемого флюидов. Длина камеры смешения 6 в 3-6 раз превышает рабочее сечение кольцевого сопла 5. Угол диффузора 7 составляет 2-20 град. При содержании наполнителя в эжектируемом флюиде патрубок 3 для подачи эжектируемого флюида имеет на выходе участок длиной и диаметром, предотвращающими засорение этого патрубка.

Устройство работает следующим образом.

Эжектирующий (рабочий) флюид под высоким давлением подают через патрубок 2 для подачи эжектирующего флюида в корпус 1 устройства. Через кольцевое сопло 5 эжектирующий флюид поступает в камеру смешения 6. В ней создается зона разрежения. По внутреннему сечению патрубка 3 для подачи эжектируемого флюида, за счет разницы давлений от разрежения, в камеру смешения 6 поступает эжектируемый флюид. В камере смешения 6 эжектируемый флюид смешивается с эжектирующим флюидом. Смесь флюидов через трубопровод для вывода этой смеси поступает в технологическую систему с высоким давлением.

При содержании наполнителя в эжектируемом флюиде патрубок 3 для подачи эжектируемого флюида имеет на выходе участок длиной и диаметром, предотвращающими засорение этого патрубка.

В качестве технологической системы с высоким давлением может служить нагнетательная скважина для подачи, например, водогазовой смеси, обеспечивающей равномерность фронта вытеснения нефти, или добывающая скважина - для подачи, например, парогазовой смеси при добыче высоковязкой нефти.

Конкретный пример реализации.

В нефтепромысловой практике для технологических задач используют нагнетательный агрегат типа ЦА-320, оборудованный поршневым насосом типа 9-МГР производительностью 4-5 л/сек. Технологические трубопроводы агрегата выполнены из труб внутренним диаметром 50,8 мм. В соответствии с технологическими характеристиками ЦА-320 изготовлен эжекторный насос. Внутренний диаметр трубопровода для вывода смеси эжектирующего и эжектируемого флюидов принят 50,8 мм. Внутренний диаметр патрубка для подачи эжектируемого материала принят 16 мм. Камера смешения имеет диаметр 22 мм и длину 15 мм. Длина диффузора при расчетном угле расхождения 3 градуса на сторону составляет 254 мм.

Во время закачки водогазовой смеси в добывающую скважину №2348 на Москудьинском месторождении с помощью эжекторного насоса коэффициент эжекции составил 0,8. Противодавление до срыва потери работоспособности составило 65 атмосфер.

Источники информации

1. Патент РФ №2123617.

2. Патент РФ №2002127, 30.10.1993.

Насос предназначен для закачки в скважины различных композитных флюидов. Насос включает корпус, связанный с корпусом патрубок для подачи эжектирующего флюида, помещенный в корпусе подводящий патрубок для подачи эжектируемого флюида, втулку, одна часть внутренней поверхности которой образует с частью внешней поверхности патрубка для подачи эжектируемого флюида кольцевое сопло, связанное с патрубком для подачи эжектирующего флюида, а другая часть свободного внутреннего пространства втулки образует камеру смешения, диффузор, связанный с камерой смешения, и трубопровод для вывода смеси эжектирующего и эжектируемого флюидов, внутренний диаметр патрубка для подачи эжектируемого флюида составляет 0,15-0,32 от внутреннего диаметра трубопровода для вывода смеси эжектирующего и эжектируемого флюидов, длина камеры смешения в 3-6 раз превышает рабочее сечение кольцевого сопла, а угол диффузора составляет 2-20 град. Технический результат - повышение КПД. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Эжекторный насос, предназначенный для закачки в скважины различных композитных флюидов, включающий корпус, связанный с корпусом патрубок для подачи эжектирующего флюида, помещенный в корпусе подводящий патрубок для подачи эжектируемого флюида, втулку, одна часть внутренней поверхности которой образует с частью внешней поверхности патрубка для подачи эжектируемого флюида кольцевое сопло, связанное с патрубком для подачи эжектирующего флюида, а другая часть свободного внутреннего пространства втулки образует камеру смешения, диффузор, связанный с камерой смешения, и трубопровод для вывода смеси эжектирующего и эжектируемого флюидов, отличающийся тем, что внутренний диаметр патрубка для подачи эжектируемого флюида составляет 0,15-0,32 внутреннего диаметра трубопровода для вывода смеси эжектирующего и эжектируемого флюидов, длина камеры смешения в 3-6 раз превышает рабочее сечение кольцевого сопла, а угол диффузора составляет 2-20 град.2. Эжекторный насос по п.1, отличающийся тем, что при содержании наполнителя в эжектируемом флюиде патрубок для подачи эжектируемого флюида имеет на выходе участок длиной и диаметром, предотвращающими засорение этого патрубка.