ПОГРУЖНАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2008 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 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 с остаточным газом на прием погружного насоса (патент США №4.088.459, В01D 53/24, 1978). Известное устройство имеет низкие функциональные возможности и ограниченную область применения из-за поступления в насос смеси с крупными пузырьками остаточного газа, что приводит к срыву подачи при повышенных газосодержаниях.

Наиболее близкой к заявляемому изобретению является погружная насосная установка, включающая погружной электродвигатель, гидрозащиту, погружной насос и газосепаратор-диспергатор, содержащий вал, входные отверстия, корпус, размещенные в корпусе последовательно по ходу потока предвключенный шнек, кавернообразующее лопастное колесо, сепарационный барабан с ребрами, линию отвода отсепарированного газа в затрубное пространство, линию отвода смеси с остаточным газосодержанием, диспергатор и линию отвода диспергированной смеси в погружной насос (патент РФ №2243416, F04D 13/10, Е21В 43/38, 2003). Известное устройство имеет недостаточно высокую эффективность и ограниченную область применения вследствие неоптимальной геометрии кавернообразующего лопастного колеса и диспергатора.

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

Повышение эффективности и расширение области применения в погружной насосной установке, включающей погружной электродвигатель, гидрозащиту, погружной насос и газосепаратор-диспергатор, содержащий вал, входные отверстия, корпус, размещенные в корпусе последовательно по ходу потока предвключенный шнек, кавернообразующее лопастное колесо, сепарационный барабан с ребрами, линию отвода отсепарированного газа в затрубное пространство, линию отвода смеси с остаточным газосодержанием, диспергатор и линию отвода диспергированной смеси в погружной насос, достигается тем, что угол β установки выходной кромки лопастей кавернообразующего колеса составляет от 100° до 110°, при этом диспергатор состоит из расположенного на валу шнека и неподвижной обечайки с внутренними ребрами, охватывающей шнек снаружи, причем внутренние ребра обечайки параллельны оси шнека. В вариантах установки на входе предвключенного шнека в корпусе расположена неподвижная решетка с ребрами, между предвключенным шнеком и кавернообразующим колесом в корпусе размещена неподвижная решетка с наклонными ребрами, на линии отвода диспергированной смеси в погружной насос расположена неподвижная решетка с наклонными ребрами, а линия отвода смеси с остаточным газосодержанием в диспергатор снабжена выправляющим лопаточным аппаратом.

Указанные выше отличительные признаки изобретения позволяют обеспечить наиболее эффективное отделение свободного газа от жидкости на приеме погружного насоса, а также наиболее эффективное диспергирование остаточного газа в смеси, поступающей на вход погружного насоса, что существенно снижает вредное влияние свободного газа. Кроме того, при этом расширяется область применения погружной насосной установки, т.к. появляется возможность успешно вести добычу нефти с высоким содержанием свободного газа из скважин в осложненных условиях, где применения известных технических решений не позволяет добиться устойчивой, без срывов подачи работы.

На фиг.1 представлена схема погружной насосной установки в скважине; на фиг.2 - общий вид газосепаратора-диспергатора; на фиг.3 кавернообразующее колесо; на фиг.4 - диспергатор; на фиг.5 - обечайка диспергатора, продольный разрез; на фиг.6 - то же, вид сверху.

Погружная насосная установка содержит размещенный в скважине 1, пробуренной на нефтяной пласт 2, погружной насос 3 с газосепаратором-диспергатором 4, которые приводятся в действие погружным электродвигателем 5 с гидрозащитой 6. Энергия к электродвигателю 5 поступает 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-диспергатор 4 содержит вал 10, входные отверстия 11, корпус 12, размещенные в корпусе 12 последовательно по ходу потока предвключенный шнек 13, кавернообразующее колесо 14 с лопастями 15, сепарационный барабан 16 с ребрами 17, линию 18 отвода отсепарированного газа в затрубное пространство 9, линию 19 отвода смеси с меньшим газосодержанием в диспергатор 20 и линию 21 отвода диспергированной смеси в погружной насос 3. Угол β установки выходной кромки лопастей 15 кавернообразующего колеса 14 составляет от 100° до 110°. Диспергатор 20 состоит из расположенного на валу 10 шнека 22 и неподвижной обечайки 23 с внутренними ребрами 24, охватывающей шнек 22 снаружи, причем внутренние ребра 24 обечайки 23 параллельны оси шнека 22. В различных вариантах установки на входе предвключенного шнека 13 в корпусе 14 может быть расположена неподвижная решетка 25 с ребрами 26, между предвключенным шнеком 13 и кавернообразующим колесом 14 в корпусе 12 может быть размещена неподвижная решетка 27 с наклонными ребрами 28, на линии 21 отвода диспергированной смеси в погружной насос 3 расположена неподвижная решетка 29 с наклонными ребрами 30, а линия отвода 19 смеси с остаточным газосодержанием в диспергатор 20 может быть снабжена выправляющим лопаточным аппаратом 31.

Погружная насосная установка 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, меньших давления насыщения, происходит выделение из нефти пузырьков свободного газа. Газожидкостная смесь подводится в газосепаратор-диспергатор 4 погружного насоса 3.

Поток смеси, поступившей в газосепаратор-диспергатор 4 через входные отверстия 11, проходит через ребра 26 решетки 25 и закручивается шнеком 13, после чего направляется в решетку 27 с наклонными ребрами 28, где повышается давление потока. Затем смесь идет к кавернообразующему лопастному колесу 14. За лопастями 15 колеса 14 образуются крупные газовые суперкаверны, которые затем отделяются от жидкости в сепарационном барабане 14. Благодаря тому, что угол β установки выходной кромки лопастей 15 кавернообразующего колеса 14 составляет от 100° до 110° на профилях лопастей 15 кавернообразующего колеса 14 происходит наиболее интенсивное образование газовых суперкаверн, заполненных пузырями газа, вследствие чего центробежная сепарация газа начинается уже в межлопаточных каналах вращающегося кавернообразующего колеса 114. При этом создаются также наиболее оптимальные условия для последующего эффективного разделения газожидкостной смеси в сепарационном барабане 16.

Газ под действием вращающихся ребер 17 сепарационного барабана 16 в поле центробежных сил направляется к центру, а газожидкостная смесь с меньшим содержанием свободного газа - к периферии потока. Газ сбрасывается по линии 18 в затрубное пространство 9 скважины 1, а закрученная газожидкостная смесь с меньшим содержанием свободного газа идет в неподвижную решетку 27 с наклонными ребрами 28, в которой кинетическая энергия потока преобразуется в потенциальную, вследствие чего повышается давление смеси.

Далее смесь поступает по линии 19 в диспергатор 20. В нем благодаря указанным выше отличительным признакам изобретения (диспергатор 20 состоит из расположенного на валу 10 шнека 22 и неподвижной обечайки 23 с внутренними ребрами 24, охватывающей шнек 22 снаружи, причем внутренние ребра 24 обечайки 23 параллельны оси шнека 22) происходит интенсивное эффективное диспергирование газожидкостной смеси, причем на выходе из диспергатора 20 поток проходит через решетку 29 с наклонными ребрами 30, где давление смеси повышается. В погружной насос 3 поступает смесь с повышенным давлением и мелкими пузырьками, равномерно распределенными в жидкости, и газ не оказывает вредного влияния на работу насоса 3, который эффективно нагнетает смесь по трубам 7 на поверхность.

Таким образом, предложенное техническое решение позволяет значительно снизить вредное влияние свободного газа на работу погружного насоса, что существенно повышает эффективность и расширяет область применения погружной насосной установки по сравнению с известными изобретениями.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при добыче из скважин нефти с попутным газом. Погружная насосная установка включает погружные электродвигатель и насос, гидрозащиту и газосепаратор-диспергатор. Последний содержит вал, входные отверстия, корпус, линию отвода отсепарированного газа в затрубное пространство, линию отвода смеси с остаточным газосодержанием, диспергатор и линию отвода диспергированной смеси в погружной насос. В корпусе последовательно по ходу потока размещены предвключенный шнек, кавернообразующее лопастное колесо и сепарационный барабан с ребрами. Угол установки выходной кромки лопастей кавернообразующего колеса составляет от 100° до 110°. Диспергатор состоит из расположенного на валу шнека и неподвижной обечайки с внутренними ребрами, охватывающей шнек снаружи, причем внутренние ребра обечайки параллельны оси шнека. Изобретение направлено на повышение эффективности и расширение области применения установки путем оптимизации проточной части кавернообразующего колеса и диспергатора. 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Погружная насосная установка, включающая погружной электродвигатель, гидрозащиту, погружной насос и газосепаратор-диспергатор, содержащий вал, входные отверстия, корпус, размещенные в корпусе последовательно по ходу потока предвключенный шнек, кавернообразующее лопастное колесо, сепарационный барабан с ребрами, линию отвода отсепарированного газа в затрубное пространство, линию отвода смеси с остаточным газосодержанием, диспергатор и линию отвода диспергированной смеси в погружной насос, отличающаяся тем, что угол β установки выходной кромки лопастей кавернообразующего колеса составляет 100 - 110°, при этом диспергатор состоит из расположенного на валу шнека и неподвижной обечайки с внутренними ребрами, охватывающей шнек снаружи, причем внутренние ребра обечайки параллельны оси шнека.2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что на входе предвключенного шнека в корпусе расположена неподвижная решетка с ребрами.3. Установка по п.2, отличающаяся тем, что между предвключенным шнеком и кавернообразующим колесом в корпусе размещена неподвижная решетка с наклонными ребрами.4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что на линии отвода диспергированной смеси в погружной насос расположена неподвижная решетка с наклонными ребрами.5. Установка по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что линия отвода смеси с остаточным газосодержанием в диспергатор снабжена выправляющим лопаточным аппаратом.