Установка для поверхностной перекачки газожидкостной смеси Российский патент 2020 года по МПК F04F5/54 

Предлагаемое изобретение относится к области насосных установок, предназначенных для поверхностной перекачки газожидкостной смеси (ГЖС), в том числе с последующим ее нагнетанием под высоким давлением в нефтяной пласт.

Из существующего уровня техники известна установка для перекачки газожидкостных сред, например, состоящих из сырой нефти и природного газа, которая представляет собой многофазный винтовой насос, содержащий корпус с всасывающим и напорным патрубками, подающий винт в корпусе, заключенный в цилиндрическую втулку со сквозными отверстиями, кольцевую перегородку, установленную между корпусом и цилиндрической втулкой с образованием вокруг подающего винта кольцевой полости, и перепускную линию, с помощью которой нижний участок полости нагнетания в корпусе сообщен с кольцевой полостью [патент №2164312 RU, F04C 2/16, опубл. 20.03.2001]. Жидкость, поступающая через отверстия в заполненную газом нагнетательную камеру, образованную винтом с охватывающей его втулкой, повышает давление газа. По мере движения нагнетательной камеры к полости нагнетания и заполнения ее жидкостью из каждого последующего отверстия втулки давление газа в полости приближается к давлению на торце нагнетания винтов. Таким образом жидкость выполняет функцию жидкостного поршня, приближая термодинамический процесс сжатия газа к более экономичному изотермическому сжатию.

Известный насос обеспечивает саморегулирование количества подаваемой жидкости, что снижает затраты энергии на циркуляцию жидкой фазы и упрощает конструкцию. Кроме того, улучшается уплотнение зазоров в насосе и уменьшаются утечки среды со стороны нагнетания.

Недостатками данной конструкции является большая металлоемкость и дороговизна из-за сложности изготовления, по меньшей мере, одного подающего винта. Другим недостатком установки является то, что регулирование подачи газожидкостной смеси возможно только в узком диапазоне.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является установка для поверхностной перекачки ГЖС, предназначенная для водогазового воздействия на пласт, которая содержит силовой насос, связанный через линию нагнетания жидкости с эжектором, дожимной насос, емкость с пенообразующими поверхностно-активными веществами (ПАВ), регулируемые задвижки, линию подачи жидкости в силовой насос, линию нагнетания жидкости, линию откачки газа, линию подачи ПАВ и линию отвода ГЖС, сепаратор, разделяющий продукцию добывающих скважин на нефть, газ и жидкость, и нагнетатель газа, выполненный в виде жидкостно-газового сепаратора и струйного аппарата. Прием нагнетателя газа подключен к выходной газовой линии сепаратора, из нагнетателя через выкидную линию газ подается на прием эжектора. Струйный аппарат установлен с возможностью поступления на его прием газа из сепаратора и нагнетания им смеси жидкости и газа в жидкостно-газовый сепаратор, имеющий замкнутый контур для циркуляции жидкости и нагрева этой жидкости, газа и их смеси [патент №2293178 RU, Е21В 43/20, опубл. 10.02.2007]. В сепараторе для разделения продукции скважин поддерживается избыточное давление. Отделенный в нем газ идет по выходной газовой линии и через линию откачки газа поступает на прием нагнетателя газа, который откачивает газ из сепаратора и повышает при этом давление газа на приеме эжектора. Силовой насос нагнетает жидкость в сопло эжектора, при этом в поток из емкости поступают пенообразующие ПАВ. Эжектор откачивает газ, повышает давление ГЖС и диспергирует ее. Мелкодисперсная смесь с высокими пенообразующими свойствами при повышенном давлении поступает затем на прием дожимного насоса, который, не испытывая в таких условиях вредного влияния газа, закачивает под высоким давлением в нагнетательные скважины ГЖС, которая эффективно вытесняет нефть из пласта.

Недостатками прототипа являются сложность монтажа, эксплуатации и громоздкость системы из-за больших габаритов и массы, а также трудности регулирования подачи газожидкостной смеси.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение гибкости регулирования в широком диапазоне значений подачи газо-жидкостных смесей, простоты конструкции, повышения удобства монтажа, мобильности и обслуживания установки.

Указанный технический результат достигается тем, что установка для поверхностной перекачки газожидкостной смеси, содержащая центробежный насос, соединенный линией нагнетания жидкости с эжектором, линию подачи газа, направленную в приемную камеру эжектора, линии подачи жидкости в насос и отвода газожидкостной смеси, средства регулирования потоков, отличается тем, что линия подачи жидкости выполнена с байпасом, а насос и эжектор установлены на байпасе. На линии подачи газа установлены электрозадвижка, обратный клапан, датчик давления, расходомер. Перед насосом на входе байпаса установлены электрозадвижка, расходомер, датчик давления. На линии нагнетания жидкости между центробежным насосом и эжектором установлены обратный клапан, датчик давления, электроклапан регулировочный. После эжектора на выходе байпаса установлены обратный клапан и электрозадвижка. Открытие/закрытие байпаса происходит за счет электрозадвижек, установленных на входе и выходе байпаса, а также с помощью электроклапана регулировочного, расположенного на линии нагнетания жидкости. На линии жидкости после выхода байпаса размещены электроклапан, электрозадвижка, датчик давления и обратный клапан.

Размещение электроклапана регулировочного на линии нагнетания жидкости дает возможность управлять в широком диапазоне такими параметрами на входе в эжектор как: давление жидкости и расход жидкости, увеличивая или уменьшая частоту насоса и открывая или прикрывая электроклапан регулировочный.

Использование датчиков давления и расходомеров позволяет автоматизировать технологический процесс работы насосной установки, по их показаниям программное обеспечение станции управления в автоматическом режиме может изменять частоту работы насоса и степень открытия электроклапанов.

На фиг. представлен общий вид предлагаемой установки.

Установка содержит центробежный насос 7 и гидравлически связанный с ним через линию нагнетания жидкости 21 эжектор 11, к приемной камере которого подведена линия подачи газа 22. Центробежный насос 7 соединен с линией подачи перекачиваемой жидкости 1 через отведенный от нее байпас 3. На входе байпаса 3 перед центробежным насосом 7 последовательно установлены электрозадвижка 4, расходомер 5 и датчик давления 6, а между центробежным насосом 7 и эжектором 11 на линии нагнетания жидкости 21 размещены обратный клапан 8, датчик давления 9, электроклапан регулировочный 10. На выходе эжектора 11 и до соединения с линией 1 байпас 3 оснащен обратным клапаном 12 и электрозадвижкой 13. На участке линии 1 между входом и выходом байпаса 3 установлена электрозадвижка 2. После объединения линии подачи жидкости 1 с выходом байпаса 3 образуется линия отвода ГЖС 14, на которой вмонтированы обратный клапан 18, датчик давления 19 и электроклапан регулировочный 20. Электрозадвижки 2, 4 и 13 предназначены для открытия/закрытия байпаса 3. На линии подачи газа 22 имеются электрозадвижка 23, обратный клапан 24, датчик давления 16 и расходомер 17.

Установка насоса работает следующим образом.

Электрозадвижка 2 закрывается, а перекачиваемая жидкость из линии 1 направляется через байпас 3 в центробежный насос 7, а затем по линии нагнетания 21 в эжектор 11, куда одновременно по линии 22 поступает газ. В камере смешения эжектора 11 происходит перемешивание газа и жидкости с образованием газожидкостной смеси, которая после выхода из эжектора движется по байпасу 3 и далее по линии отвода ГЖС 14 на выход установки, откуда направляется по назначению: либо в трубопровод, если установка используется для простой перекачки, либо в скважину, если установка применяется в системе ВГВ.

Центробежный насос 7 и регулировочный электроклапан 10 позволяют регулировать напорно-расходную характеристику жидкости на входе в эжектор 11, что позволяет выбирать оптимальные рабочие параметры.

Предлагаемая установка является промышленно применимой, так как для его реализации используется стандартные конструктивные элементы, применяемые в машиностроении.

Предлагаемое изобретение относится к области насосных установок, предназначенных для поверхностной перекачки газожидкостной смеси, в том числе с последующим ее нагнетанием под высоким давлением в нефтяной пласт. Установка содержит насос, связанный через линию нагнетания жидкости с эжектором, линию для подачи жидкости в насос, линию подачи газа, подведенную к приемной камере эжектора, линию отвода газожидкостной смеси и средства регулирования потоков. Линия для подачи жидкости выполнена с байпасом. Насос и эжектор установлены на байпасе. В качестве средств регулирования использованы электроклапаны и электрозадвижки. Электроклапаны размещены на входе в эжектор и на линии отвода газожидкостной смеси. Электрозадвижки расположены на входе и выходе байпаса, между входом и выходом байпаса, на линии подачи газа и на линии отвода газожидкостной смеси после выхода байпаса. Линия подачи газа, линия отвода газожидкостной смеси и байпас на выходах насоса и эжектора снабжены обратными клапанами. На входе насоса и на линии подачи газа размещены расходомеры. Технический результат заключается в простоте конструкции, в обеспечении гибкости регулирования подачи газожидкостных смесей в широком диапазоне значений, в повышении удобства монтажа, мобильности и обслуживания установки. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Установка для поверхностной перекачки газожидкостных смесей, содержащая насос, связанный через линию нагнетания жидкости с эжектором, линию для подачи жидкости в насос, линию подачи газа, подведенную к приемной камере эжектора, линию отвода газожидкостной смеси и средства регулирования потоков, отличающаяся тем, что линия для подачи жидкости выполнена с байпасом, насос и эжектор установлены на байпасе, в качестве средств регулирования использованы электроклапаны и электрозадвижки, при этом электроклапаны размещены на входе в эжектор и на линии отвода газожидкостной смеси, а электрозадвижки расположены на входе и выходе байпаса, между входом и выходом байпаса, на линии подачи газа и на линии отвода газожидкостной смеси после выхода байпаса, причем линия подачи газа, линия отвода газожидкостной смеси и байпас на выходах насоса и эжектора снабжены обратными клапанами, а на входе насоса и на линии подачи газа размещены расходомеры.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что на входе насоса, на линиях подачи газа, нагнетания жидкости и отвода газожидкостной смеси вмонтированы датчики давления, позволяющие автоматизировать технологический процесс работы установки.