Комплексная составная система форсированной инжекции и способ работы системы Российский патент 2022 года по МПК E21B43/22 B01F13/10 B01F15/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Предложенное изобретение относится к технической области нефтехимических устройств, в частности к комплексной системе форсированной инжекции, а также к способу работы указанной системы.

ПРЕДПОСЫЛКИ

Обычная технология приготовления, растворения и созревания агента для инжекции, применяемого при наземной добыче нефти третичным методом и интеллектуальном энергонакопительном вытеснении нефти, представляет длительный процесс, включает использование множества устройств и предполагает большую рабочую площадь. При ежесуточном приготовлении высококонцентрированного маточного раствора объемом 50 м³ рабочая зона составляет более 200 м², а при ежесуточном приготовлении маточного раствора объемом, составляющим несколько сотен м³, рабочая зона увеличивается. Процесс приготовления является длительным, предполагает использование большого количества устройств, установочных комплектов, отличается высоким энергопотреблением и сложностями в управлении и обслуживании. Существует проблема, связанная с большой площадью рабочей зоны и производственной территории.

На Фиг. 1 проиллюстрирован процесс инжекции интеллектуального энергонакопительного нефтевытесняющего агента в нефтепромысловой инжекционной системе согласно известному уровню техники. Раствор интеллектуального энергонакопительного нефтевытесняющего агента готовят следующим образом: указанный интеллектуальный энергонакопительный нефтевытесняющий агент, находящийся в загрузочной воронке 2', и воду высокого давления, поступающую из впускного подающего клапана 1', в определенном соотношении подают в твердожидкостный смеситель 3' для предварительного смешивания и диспергирования, а затем выпускают в буферный резервуар 4' для перемешивания, продолжающегося 1-4 часа, с обеспечением равномерного распределения указанного агента в воде. Раствор не образует агломератов и не вызывает появления «рыбьих глаз», обеспечивая приготовление высококонцентрированного смешанного маточного раствора.

Хранение и созревание маточного раствора: смешанный маточный раствор подают в резервуар 5' для созревания. Молекулы интеллектуального энергонакопительного нефтевытесняющего агента имеют кластерную структуру, которая постепенно набухает в водном растворе, при этом вязкость раствора увеличивается. Набухшему раствору трудно блокировать нефтяной слой. Время созревания интеллектуального энергонакопительного нефтевытесняющего агента обычно составляет 18-240 часов. Резервуар 5' для созревания занимает большую площадь и пространство, предполагает длительное время созревания и отличается низкой эффективностью.

Разбавление, инжекция насосом: концентрация маточного раствора обычно составляет 5000 мг/л. После созревания маточный раствор необходимо разбавить и инжектировать в нефтяной слой под устьевым устройством 7' с помощью бустерного насоса 6'. Вода для разбавления, как правило, представляет собой сточные воды. Бустерный насос 6' является плунжерным насосом, и его объемная производительность обычно составляет не более 200 м³/сутки. В случае специального добавления к плунжерному насосу твердых фракций, период технического обслуживания клапана насоса и герметичного уплотнения высокого давления обычно укорачивается.

Морские нефтяные месторождения эксплуатируются морскими платформами. Для снижения затрат на эксплуатацию на платформе обычно имеется от десяти до нескольких десятков нефтеводоносных скважин, которые характеризуются узким платформенным пространством. Как правило, существуют проблемы, связанные с тем, что производственная эксплуатация нескольких скважин не может выполняться одновременно, а может быть реализована производственная эксплуатация только одной скважины; производство требует, чтобы техническое измерительное устройство занимало не более 30 м³; объем закачки велик, а скважины с закачкой воды в пласт на морских нефтяных месторождениях, как правило, являются горизонтальными скважинами. В одноствольную скважину закачивают от сотен до тысяч квадратных метров воды, и технологическое инжекционное оборудование будет занимать большую площадь; существуют трудности при транспортировке, монтаже, обслуживании материалов и оборудования, стоимость рабочей силы является высокой, наносится вред окружающей среде; в условиях морской среды возникает коррозия, высока стоимость возведения и технического обслуживания вспомогательных объектов и т.д.

Таким образом, нефтепромысловая инжекционная система согласно известному уровню техники предполагает длительность процесса, использование большого количества устройств и монтажных комплектов, занимает большую площадь и пространство, отличается большим временем созревания, низкой эффективностью, высоким энергопотреблением и сложностями в управлении и обслуживании. Данная система не может быть применена для морских нефтепромысловых платформ с небольшой площадью и ограниченным монтажным пространством или в других случаях добычи нефти при ограниченном монтажном пространстве. Таким образом, существует необходимость в разработке комплексной составной системы форсированной инжекции.

СУЩНОСТЬ

Целью предложенного изобретения является создание комплексной составной системы форсированной инжекции и способа работы указанной системы, при этом значительно уменьшены площадь и пространство, занимаемые устройством, существенно сокращается время диспергирования, растворения и созревания при подготовке интеллектуального энергонакопительного нефтевытесняющего агента, а эффективность инжекции повышается.

Для решения вышеуказанных технических задач в настоящем изобретении использованы описанные далее технические решения.

В настоящем изобретении предложена комплексная составная система форсированной инжекции, содержащая подающий механизм, составной механизм форсирования, приводной механизм, бустерный насос и смеситель, которые выполнены на зубчатом рельсе, причем подающий механизм предварительно смешивает в определенном соотношении воду с главным и вспомогательным агентом интеллектуального энергонакопительного нефтевытесняющего агента, выпуск подающего механизма сообщается посредством трубопровода с впускным отверстием составного механизма форсирования, составной механизм форсирования обеспечивает взбалтывание, смешивание, растворение и форсированное созревание предварительно смешанного раствора с образованием маточного раствора, при этом маточный раствор по трубопроводу поступает из выходного отверстия составного механизма форсирования на впуск бустерного насоса, бустерный насос впрыскивает разбухший маточный раствор в смеситель, смеситель смешивает маточный раствор и разбавленную воду высокого давления и инжектирует в нефтеводоносную скважину, при этом движение валов отбора мощности составного механизма форсирования и бустерного насоса обеспечивает приводной механизм.

Кроме того, составной механизм форсирования содержит барабан статора и ротор, при этом оправка ротора герметичным образом опирается на гнезда подшипников на обоих концах в барабане статора, на оправке выполнены лопастная установка и слой форсирования, в середине барабана статора выполнено разделительное кольцо для уплотнительной изоляции, причем разделительное кольцо изолирует лопастную установку и слой форсирования, и делит барабан статора на камеру перемешивания и камеру форсирования, внутренняя стенка барабана статора в камере перемешивания выполнена с дефлекторным кольцом и дефлекторной пластиной для обеспечения гидроудара; барабан статора имеет впускное отверстие для обеспечения подачи на боковую стенку камеры перемешивания, барабан статора имеет выходное отверстие для обеспечения выпуска на боковую стенку камеры форсирования, на одном конце барабана статора оправка имеет группу отверстий, обеспечивающих сообщение камеры перемешивания и камеры форсирования, при этом один конец оправки, выступающий из барабана статора, является валом отбора мощности.

Кроме того, в середине гнезда подшипника, снаружи камеры перемешивания выполнена кольцевая канавка, при этом впускное отверстие соответствует кольцевой канавке, а в дне кольцевой канавки выполнено входное отверстие в зоне низкого давления, ориентированное в направлении камеры перемешивания.

Кроме того, приводной механизм содержит двигатель и блок трансмиссии, причем двигатель установлен на зубчатом рельсе и подает питание на входной конец блока трансмиссии, при этом два выходных конца указанного блока соединены с валами отбора мощности составного механизма форсирования и бустерного насоса, соответственно.

Кроме того, блок трансмиссии содержит малое колесо, промежуточную ось и большое колесо, причем малое колесо последовательно и соосно соединено с валом отбора мощности составного механизма форсирования и с выходным валом двигателя, промежуточная ось установлена над зубчатым рельсом посредством гнезда подшипника, при этом и малое, и большое колесо соединены с промежуточным колесом промежуточной оси посредством передаточного элемента, а вращающийся вал большого колеса соединен посредством муфты с валом отбора мощности бустерного насоса.

Кроме того, передаточный элемент, в частности, содержит приводной ремень или цепь.

Кроме того, в бустерном насосе, в частности, использован низкоскоростной винтовой насос, при этом ротор низкоскоростного винтового насоса имеет разный диаметр на концах высокого и низкого давления, а статор низкоскоростного винтового насоса соединен из последовательных секций.

Кроме того, в качестве смесителя, в частности, использован статический смеситель.

Соответственно, в настоящем изобретении также предложен способ работы комплексной составной системы форсированной инжекции, причем указанную систему, выполненную в соответствии с любым из вышеуказанных признаков, используют при инжекции в нефтеводоносную скважину, при этом рабочие этапы включают:

первый этап, на котором подающий механизм обеспечивает введение воды и интеллектуального энергонакопительного нефтевытесняющего агента для их предварительного смешивания в соответствии с определенным соотношением;

второй этап, на котором предварительно смешанный раствор всасывается в камеру перемешивания составного механизма форсирования для гидроударного взбалтывания и перемешивания, а затем поступает в камеру форсирования указанного механизма форсирования для форсированного быстрого растворения, созревания и фильтрации с образованием высоковязкого и высококонцентрированного маточного раствора;

третий этап, на котором маточный раствор по трубопроводу поступает на впуск бустерного насоса, а затем транспортируется и инжектируется указанным насосом в смеситель с низким сдвигом и высоким давлением;

четвертый этап, на котором смеситель обеспечивает смешивание и разведение разбавляющей воды высокого давления и маточного раствора высокого давления и последующее инжектирование в нефтеводоносную скважину.

Кроме того, составной механизм форсирования и бустерный насос приводят в действие двумя выходными концами набора приводных механизмов, а скорость вращения вала отбора мощности бустерного насоса ниже, чем у составного механизма форсирования.

В сравнении с известным уровнем техники, полезные технические эффекты настоящего изобретения заключаются в следующем.

Настоящее изобретение обеспечивает комплексную составную систему форсированной инжекции. В активной зоне устройства выполнен составной механизм форсирования, уменьшающий общее количество четырех резервуаров для диспергирования и созревания, занимающих более ста квадратов (1 квадрат = 100 кв. футам = 9,29 кв. м), до одного реактора, занимающего менее одного квадрата, при этом объем уменьшается более чем в сто раз, скорость растворения и созревания сокращается с 18-24 часов до менее чем 10 минут, а эффективность может быть увеличена в сто раз. Механизм может осуществлять подачу с самонаполнением, взбалтывание, смешивание, растворение, форсированное созревание и фильтрацию. Механизм выполнен с возможностью приготовления нерастворимого и легко сдвигаемого раствора. Валы отбора мощности составного механизма форсирования и бустерного насоса приводятся в движение набором приводных механизмов, что уменьшает количество движущих устройств, повышает эффективность использования устройства и снижает энергопотребление. В соответствии с комплексной составной системой форсированной инжекции, предложенной в настоящем изобретении, значительно уменьшена занимаемые устройством площадь и пространство, при этом время диспергирования, растворения и созревания при приготовлении интеллектуального энергонакопительного нефтевытесняющего агента существенно сокращается, а эффективность инжекции повышается.

Кроме того, с помощью составного механизма форсирования, состоящего в основном из барабана статора и ротора, вводимая вода смешивается с главным и вспомогательным агентом интеллектуального энергонакопительного нефтевытесняющего агента с образованием смешанного раствора в резервуаре для временного хранения. Смешанный раствор поступает в камеру перемешивания через впускное отверстие и на высокой скорости взбалтывается лопастной установкой, а затем через группу коммуникационных отверстий оправки поступает в камеру форсирования для форсированного быстрого растворения, созревания и фильтрации с помощью слоя форсирования. Многофункциональный составной механизм форсирования является высоко интегрированным, обеспечивая высокоскоростное гидроударное взбалтывание, макросмешивание и микрорастворение, форсированные молекулярную инфильтрацию и созревание, форсированное созревание в слое форсирования в режиме реального времени и фильтрацию полученного раствора. По сравнению с предшествующим уровнем техники данный механизм сокращает количество устройств и процессов приготовления, повышает эффективность приготовления маточного раствора и подходит для использования в режиме реального времени. Имеющиеся кольцевая канавка и входное отверстие, расположенное в зоне низкого давления, облегчают поступление смешанного раствора, вводимого из входного отверстия в центробежную зону низкого давления камеры перемешивания, которая может создавать отрицательное давление для подачи всасыванием, при этом традиционный способ подачи посредством струйного насоса сохраняется. Блок трансмиссии состоит из малого колеса, промежуточной оси и большого колеса и приводится в движение двигателем, при этом для приведения в действие составного механизма форсирования и приведения в действие бустерного насоса может быть одновременно использован один двигатель, что уменьшает затраты на оборудование. Винтовой насос нуждается в увеличенной мощности для запуска. При запуске системы составной механизм форсирования не запускается и не загружается до тех пор, пока не запустится винтовой насос. Использование винтового насоса для запуска резервной мощности может обеспечивать приведение в действие составного механизма форсирования, уменьшать установленную мощность, улучшать коэффициент использования энергии в системе, улучшать коэффициент использования двигателя и одновременно повышать эффективность двигателя и системы, что не только снижает установленную мощность, но и обеспечивает эффект энергосбережения. Более того, сохраняется место для монтажного пространства. Используется низкоскоростной винтовой насос. При использовании круговой геометрии ротора винтового насоса и характеристик низкого сдвига камеры непрерывного движения в целом уже созревший маточный раствор дополнительно перемешивается, разводится, созревает и доводится до повышенного давления; низкоскоростной винтовой насос, имеющий разный диаметр на концах высокого и низкого давления, используется для постепенного увеличения давления маточного раствора, что увеличивает срок службы устройства; статор низкоскоростного винтового насоса соединен из последовательных секций, что является удобным при замене и техническом обслуживании частей. Замененный статор можно снова использовать с ротором увеличенного диаметра, что обеспечивает экономию стоимости оборудования.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Ниже приведено описание предложенного изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи.

Фиг. 1 изображает схему процесса инжекции интеллектуального энергонакопительного нефтевытесняющего агента в нефтепромысловой инжекционной системе согласно известному уровню техники;

Фиг. 2 изображает схематический вид компонентов комплексной составной системы форсированной инжекции согласно предложенному изобретению;

Фиг. 3 изображает схематический вид спереди в разрезе составного механизма форсирования согласно предложенному изобретению.

Условные обозначения: 1' - впускной клапан для воды; 2' - резервуар для хранения интеллектуального энергонакопительного нефтевытесняющего агента; 3' - твердожидкостный смеситель; 4' - буферный резервуар; 5' - резервуар для созревания; 6' - бустерный насос; 7' - устьевое устройство; 1 - клапан подачи воды; 2 - сопловая труба; 3 - загрузочный бункер; 4 - составной механизм форсирования; 401 - барабан статора; 4011 - впускное отверстие; 4012 - выпускное отверстие; 402 - ротор; 403 - камера перемешивания; 404 - камера форсирования; 405 - разделительное кольцо; 406 - лопастная установка; 407 - слой форсированияи; 5 - двигатель; 6 - малое колесо; 7 - промежуточная ось; 8 - большое колесо; 9 - бустерный насос; 10 -смеситель.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ВЫПОЛНЕНИЯ

Целью предложенного изобретения является создание комплексной составной системы форсированной инжекции, при этом значительно уменьшены площадь и пространство, занимаемые устройством, существенно сокращено время диспергирования, растворения и созревания при подготовке интеллектуального энергонакопительного нефтевытесняющего агента, а эффективность инжекции повышена.

Технические решения, реализованные в вариантах выполнения предложенного изобретения, будут наглядно и в полном объеме описаны со ссылкой на чертежи, иллюстрирующие варианты выполнения изобретения. Понятно, что описанные варианты выполнения составляют лишь часть, а не все варианты выполнения настоящего изобретения. Все другие варианты выполнения, созданные на основе вариантов выполнения предложенного изобретения специалистами в данной области техники без приложения творческих усилий, не выходят за пределы объема правовой охраны предложенного изобретения.

Следует понимать, что применяемые в настоящей заявке при описании изобретения ссылки на ориентацию или взаимное расположение, обозначаемые такими терминами, как «выше», «ниже», «спереди», «сзади», «слева», «справа», «верх», «низ», «внутренний» и «внешний», учитывают ориентационные или позиционные взаимосвязи, представленные на прилагаемых чертежах, и используются лишь для удобства и упрощения описания предложенного изобретения, а не указывают или подразумевают то, что устройство или элемент, о которых идет речь, должны иметь определенную ориентацию, быть сконструированы и эксплуатироваться при определенной ориентации, поэтому данные выражения не следует толковать как ограничивающие настоящее изобретение.

Со ссылкой на чертежи, на Фиг. 1 показана схема процесса инжекции интеллектуального энергонакопительного нефтевытесняющего агента в нефтепромысловой инжекционной системе согласно известному уровню техники; на Фиг. 2 показан схематический вид комплексной составной системы форсированной инжекции согласно предложенному изобретению; и на Фиг. 3 показан схематический вид спереди в разрезе составного механизма форсирования согласно предложенному изобретению.

В конкретном варианте выполнения, показанном на Фиг. 2 и Фиг. 3, комплексная составная система форсированной инжекции содержит подающий механизм, составной механизм 4 форсирования, приводной механизм, бустерный насос 9 и смеситель 10, которые выполнены на зубчатом рельсе 11. Подающий механизм выполнен в виде сопловой трубы 2. Впускной конец в хвостовой части сопловой трубы 2 соединен с источником воды, а впускной конец боковой стенки связан с интеллектуальным энергонакопительным нефтевытесняющим агентом, транспортируемым шнековым конвейером за загрузочным бункером 3. Выпуск сопловой трубы 2 посредством трубопровода сообщается с впускным отверстием 4011 составного механизма 4 форсирования, при этом указанный механизм 4 форсирования обеспечивает взбалтывание, смешивание, растворение и форсированное созревание предварительно смешанной жидкости для образования маточного раствора, при этом маточный раствор по трубопроводу поступает из выпускного отверстия 4012 указанного механизма 4 форсирования на впуск бустерного насоса 9, причем насос 9 инжектирует разбухший маточный раствор в смеситель 10, смеситель 10 обеспечивает смешивание маточного раствора и разбавленной воды высокого давления, а также инжектирование в нефтеводоносную скважину, при этом валы отбора мощности механизма 4 форсирования и бустерного насоса 9 приводятся в движение приводным механизмом.

В настоящем изобретении предложена комплексная составная система форсированной инжекции. В активной зоне устройства выполнен составной механизм 4 форсирования, уменьшающий общее количество четырех резервуаров для диспергирования и созревания, занимающих более ста квадратов (1 квадрат = 100 кв. футам = 9,29 кв. м), до одного реактора, занимающего менее одного квадрата, причем объем уменьшен более чем в сто раз, скорость растворения и созревания сокращается с 18 - 24 часов до менее чем 10 минут, а эффективность может быть увеличена в сто раз. Механизм может осуществлять подачу с самонаполнением, взбалтывание, смешивание, растворение, форсированное созревание и фильтрацию. Предложенное изобретение особенно подходит для приготовления нерастворимого и легко сдвигаемого раствора. Валы отбора мощности механизма 4 форсирования и бустерного насоса 9 приводятся в действие набором приводных механизмов, что уменьшает количество движущих устройств, повышает эффективность использования устройства и снижает энергопотребление. В соответствии с комплексной составной системой форсированной инжекции, предложенной в изобретении, значительно уменьшены занимаемые устройством площадь и пространство, время диспергирования, растворения и созревания при приготовлении интеллектуального энергонакопительного нефтевытесняющего агента существенно сокращено, а эффективность инжекции повышена.

В конкретном варианте выполнения предложенного изобретения, показанном на Фиг. 3, составной механизм 4 форсирования содержит барабан 401 статора и ротор 402, при этом оправка ротора 402 герметичным образом опирается на гнезда подшипников на обоих концах в указанном барабане, на оправке выполнены лопастная установка 406 и слой 207 форсирования, в середине барабана 401 статора выполнено разделительное кольцо 405 для уплотнительной изоляции, причем указанное кольцо изолирует лопастную установку 406 и слой 207 форсирования и делит барабан 401 статора на камеру 403 перемешивания и камеру 404 форсирования, при этом внутренняя стенка барабана 401 статора в камере 403 перемешивания выполнена с дефлекторным кольцом и дефлекторной пластиной для обеспечения гидроудара. Барабан 401 статора имеет впускное отверстие 4011 для обеспечения подачи на боковую стенку камеры 403 перемешивания, а также выходное отверстие 4012 для обеспечения выпуска на боковую стенку камеры 404 форсирования. На одном конце барабана 401 статора оправка имеет группу отверстий, обеспечивающих сообщение камеры 403 перемешивания и камеры 404 форсирования, при этом один конец оправки, выступающий из барабана 401 статора, является валом отбора мощности.

В частности, как изображено на Фиг. 3, в середине гнезда подшипника, снаружи камеры 403 перемешивания выполнена кольцевая канавка, при этом впускное отверстие 4011 соответствует кольцевой канавке, а дно кольцевой канавки имеет входное отверстие в зоне низкого давления, ориентированное в направлении камеры 403 перемешивания.

С помощью составного механизма 4 форсирования, состоящего в основном из барабана 401 статора и ротора 402, вводимая вода смешивается с интеллектуальным энергонакопительным нефтевытесняющим агентом с образованием смешанного раствора в сопловой трубе 2. Смешанный раствор поступает в камеру 403 перемешивания через впускное отверстие 4011 и взбалтывается на высокой скорости лопастной установкой 406, а затем поступает в камеру 404 форсирования, проходя через группу коммуникационных отверстий оправки, для форсированного быстрого разбавления, созревания и фильтрации с помощью слоя 407 форсирования. Многофункциональный механизм 4 форсирования является высоко интегрированным, обеспечивая высокоскоростное гидроударное взбалтывание, макросмешивание и микрорастворение, молекулярную инфильтрацию и фильтрацию созревающего раствора. По сравнению с предшествующим уровнем техники механизм сокращает количество устройств и процессов приготовления, повышает эффективность приготовления маточного раствора и подходит для использования в режиме реального времени. Выполненные кольцевая канавка и впускное отверстие 602 в зоне низкого давления облегчают поступление смешанного раствора, вводимого из впускного отверстия 4011 в зону низкого давления камеры 102 перемешивания, которая может создавать отрицательное давление для подачи всасыванием, при этом традиционный способ подачи посредством струйного насоса сохраняется.

В конкретном варианте выполнения предложенного изобретения, показанном на Фиг. 2, приводной механизм содержит двигатель 5 и блок трансмиссии, при этом двигатель 5 установлен на зубчатом рельсе 11 и подает мощность на входной конец блока трансмиссии, а два выходных конца указанного блока соединены с валами отбора мощности составного механизма 4 форсирования и бустерного насоса 9, соответственно.

В частности, как изображено на Фиг. 2, блок трансмиссии содержит малое колесо 6, промежуточную ось 7 и большое колесо 8. Малое колесо 6 последовательно и соосно соединено с валом отбора мощности механизма 4 форсирования и валом отбора мощности двигателя 5. Между валом отбора мощности механизма 4 форсирования и малым колесом 6 может быть выполнена муфта сцепления. Промежуточная ось 7 установлена над зубчатым рельсом 11 посредством гнезда подшипника, при этом как малое колесо 6, так и большое колесо 8 соединены с промежуточным колесом промежуточной оси 7 через передаточный элемент, а вращающийся вал большого колеса 8 соединен посредством муфты с валом отбора мощности бустерного насоса 9. Следует понимать, что в блоке трансмиссии также может быть использован редуктор с двумя выходными концами, при этом два выходных конца редуктора соединены с валом отбора мощности составного механизма 4 форсирования и бустерного насоса 9, соответственно. Все модификации, подобные вышеописанным, не выходят за пределы объема правовой охраны предложенного изобретения.

В частности, как изображено на Фиг. 2, в передаточном элементе используется, в частности, приводной ремень или цепь.

Блок трансмиссии состоит из малого колеса 6, промежуточной оси 7 и большого колеса 8 и приводится в движение двигателем 5, при этом для приведения в действие составного механизма 4 форсирования и приведения в действие бустерного насоса 9 может быть одновременно использован один двигатель, что уменьшает затраты на оборудование, повышает коэффициент использования двигателя и экономит установочное пространство. В то же время, если в бустерном насосе 9 используется винтовой насос, для запуска требуется увеличенная мощность. При запуске системы муфта расцеплена, и составной механизм 4 форсирования не запускается и не загружается до тех пор, пока не запустится винтовой насос. Использование винтового насоса для запуска резервной мощности может обеспечивать приведение в действие составного механизма 4 форсирования, уменьшать установленную мощность, улучшать коэффициент использования энергии в системе, улучшать коэффициент использования двигателя и одновременно повышать эффективность двигателя и системы, что не только снижает установленную мощность, но и обеспечивает эффект энергосбережения.

В конкретном варианте выполнения предложенного изобретения, показанном на Фиг. 2, в бустерном насосе 9 используется, в частности, низкоскоростной винтовой насос, поскольку выполненная из резины внутренняя стенка статора на конце высокого давления в значительной степени деформируется под воздействием высокого давления, ротор низкоскоростного винтового насоса имеет разный диаметр на концах высокого и низкого давления, а диаметр ротора на конце высокого давления, который легко повреждается, немного больше диаметра ротора на конце низкого давления; статор низкоскоростного винтового насоса соединен из последовательных секций и объединен внешним фланцем. В конкретном варианте выполнения скорость вращения низкоскоростного винтового насоса составляет 150 об/мин; объемная производительность составляет 45-55 м³/сут; номинальное давление составляет 10-12 МПа; количество ступеней равно 35-40.

Используется низкоскоростной винтовой насос. При использовании круговой геометрии ротора винтового насоса и характеристик низкого сдвига камеры непрерывного движения в целом созревший маточный раствор дополнительно разводится, созревает и доводится до повышенного давления; низкоскоростной винтовой насос, имеющий разный диаметр на концах высокого и низкого давления, используется для постепенного увеличения давления маточного раствора, что увеличивает срок службы устройства; статор низкоскоростного винтового насоса соединен из последовательных секций, что является удобным при замене и техническом обслуживании частей. Замененный статор может быть снова использован с ротором увеличенного диаметра, что обеспечивает экономию стоимости оборудования.

В конкретном варианте выполнения предложенного изобретения в качестве смесителя 10, в частности, используют статический смеситель. Статический смеситель применяют для смешивания и разведения поступающей воды высокого давления и маточного раствора высокого давления и последующего инжектирования полученной смеси в нефтеводоносную скважину.

В соответствии с комплексной составной системой форсированной инжекции, основанной на каждом из вышеперечисленных вариантов выполнения, в настоящем изобретении также предложен способ работы данной системы, причем указанную систему, выполненную в соответствии с любым из вышеуказанных вариантов выполнения, используют при закачке нефтеводоносной скважины, при этом рабочие этапы способа включают:

первый этап, на котором подающий механизм обеспечивает введение воды и интеллектуального энергонакопительного нефтевытесняющего агента для их предварительного смешивания в соответствии с определенным соотношением;

второй этап, на котором предварительно смешанная жидкость всасывается в камеру перемешивания составного механизма форсирования для гидроударного взбалтывания и перемешивания, а затем поступает в камеру форсирования указанного механизма форсирования для форсированного быстрого растворения, созревания и фильтрации с образованием высоковязкого и высококонцентрированного маточного раствора, при этом ускорение форсирования составного механизма форсирования составляет>500 м/с;

третий этап, на котором маточный раствор по трубопроводу поступает на впуск бустерного насоса и затем транспортируется и инжектируется указанным насосом с низким сдвигом и высоким давлением в смеситель;

четвертый этап, на котором смеситель обеспечивает смешивание и разведение разбавляющей воды высокого давления и маточного раствора высокого давления и последующее инжектирование в нефтеводоносную скважину.

Кроме того, составной механизм форсирования и бустерный насос приводятся в действие двумя выходными концами набора приводных механизмов, а вал отбора мощности бустерного насоса, использующего низкоскоростной винтовой насос, имеет меньшую скорость вращения по сравнению с составным механизмом форсирования. Скорость вращения ротора составного механизма форсирования может быть отрегулирована в диапазоне от 600 об/мин до 1000 об/мин, а скорость вращения ротора низкоскоростного винтового насоса составляет от 140 об/мин до 160 об/мин.

В настоящем изобретении предложена комплексная составная система форсированной инжекции. В активной зоне устройства выполнен составной механизм 4 форсирования, уменьшающий общее количество четырех резервуаров диспергирования и дозревания, занимающих более ста квадратов, до одного реактора, занимающего менее одного квадрата, при этом объем уменьшается более чем в сто раз, скорость растворения и дозревания сокращается с 18-24 часов до менее чем 10 минут, а эффективность может быть увеличена в сто раз. Механизм может осуществлять подачу с самонаполнением, взбалтывание, смешивание, растворение, форсированные созревание и фильтрацию. Валы отбора мощности составного механизма 4 форсирования и бустерного насоса 9 приводятся в действие набором приводных механизмов, что уменьшает количество движущих устройств, повышает эффективность использования устройства и снижает энергопотребление. В соответствии с комплексной составной системой форсированной инжекции, предложенной в настоящем изобретении, значительно уменьшены занимаемые устройством площадь и пространство, существенно сокращено время диспергирования, растворения и созревания при приготовлении интеллектуального энергонакопительного нефтевытесняющего агента и повышена эффективность инжекции. Кроме того, с помощью составного механизма 4 форсирования, состоящего в основном из барабана 401 статора и ротора 402, вводимая вода смешивается с интеллектуальным энергонакопительным нефтевытесняющим агентом с образованием смешанного раствора в сопловой трубе 2. Смешанный раствор поступает в камеру 403 перемешивания через впускное отверстие 4011 и на высокой скорости взбалтывается лопастной установкой 406, а затем поступает в камеру 404 форсирования через группу коммуникационных отверстий оправки для форсированных быстрого растворения, созревания и фильтрации с помощью слоя 407 форсирования. Многофункциональный составной механизм 4 форсирования является высоко интегрированным, обеспечивая высокоскоростное гидроударное взбалтывание, форсированное перемешивание и растворение, форсированное созревание в режиме реального времени в слое форсирования и фильтрацию созревшего раствора. По сравнению с предшествующим уровнем техники механизм обеспечивает сокращение количества устройств и процессов приготовления, повышает эффективность приготовления маточного раствора и подходит для использования в режиме реального времени. Выполненные кольцевая канавка и впускное отверстие 602 в зоне низкого давления облегчают поступление смешанного раствора, вводимого из впускного отверстия 4011 в зону низкого давления камеры 102 перемешивания, которая может создавать отрицательное давление для подачи всасыванием, при этом традиционный способ подачи посредством струйного насоса сохраняется. Блок трансмиссии состоит из малого колеса 6, промежуточной оси 7 и большого колеса 8 и приводится в движение двигателем 5, при этом для приведения в действие составного механизма 4 форсирования и приведения в действие бустерного насоса 9 может быть одновременно использован один двигатель, что уменьшает затраты на оборудование, повышает коэффициент использования двигателя и экономит установочное пространство. Используется низкоскоростной винтовой насос. При использовании круговой геометрии ротора винтового насоса и характеристик низкого сдвига камеры непрерывного движения в целом созревший маточный раствор дополнительно разводится, созревает и доводится до повышенного давления; низкоскоростной винтовой насос, имеющий разный диаметр на концах высокого и низкого давления, используется для постепенного увеличения давления маточного раствора, что увеличивает срок службы устройства; статор низкоскоростного винтового насоса соединен из последовательных секций, что удобно при замене и техническом обслуживании деталей. Замененный статор может быть снова использован с ротором увеличенного диаметра, что обеспечивает экономию стоимости оборудования.

Описанные выше варианты выполнения приведены исключительно в качестве предпочтительных вариантов предложенного изобретения и не ограничивают его объем. Различные модификации и усовершенствования, внесенные специалистами в данной области техники в технические решения предложенного изобретения без отступления от его конструктивной идеи, не выходят за пределы объема правовой охраны, определяемого формулой изобретения.

Изобретение относится к области нефтехимических устройств, которые могут быть использованы при добыче нефти. Техническим результатом является значительное уменьшение площади и пространства, занимаемые устройством, существенное сокращение времени диспергирования, растворения и созревания при приготовлении нефтевытесняющего агента и повышение эффективности инжекции. В частности, предложена система форсированной инжекции, содержащая подающий механизм, составной механизм форсирования, приводной механизм, бустерный насос и смеситель, которые выполнены на зубчатом рельсе. Подающий механизм обеспечивает предварительное смешивание воды с нефтевытесняющим агентом, при этом выпуск подающего механизма посредством трубопровода сообщается с впускным отверстием составного механизма форсирования, указанный составной механизм форсирования обеспечивает взбалтывание, перемешивание, разведение и форсированное созревание предварительно смешанного раствора с образованием маточного раствора, маточный раствор вводится по трубопроводу из выпускного отверстия составного механизма форсирования на впуск бустерного насоса. Указанный насос инжектирует разбухший маточный раствор в смеситель, смеситель обеспечивает смешивание маточного раствора и разбавленной воды высокого давления, а также инжектирование смеси в нефтеводоносную скважину. При этом валы отбора мощности составного механизма форсирования и бустерного насоса приводятся в действие приводным механизмом. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Комплексная составная система форсированной инжекции, содержащая подающий механизм, составной механизм (4) форсирования, приводной механизм, бустерный насос (9) и смеситель (10), которые выполнены на зубчатом рельсе (11), причем подающий механизм выполнен с обеспечением предварительного смешивания воды с нефтевытесняющим агентом, при этом выпуск подающего механизма посредством трубопровода сообщается с впускным отверстием (4011) составного механизма (4) форсирования, причем указанный механизм (4) выполнен с обеспечением взбалтывания, перемешивания, разведения и форсированного созревания предварительно смешанного раствора с образованием маточного раствора, вводимого по трубопроводу из выпускного отверстия (4012) механизма (4) форсирования на впуск бустерного насоса (9), при этом указанный насос (9) выполнен с обеспечением инжектирования разбухшего маточного раствора в смеситель (10), выполненный с обеспечением смешивания маточного раствора и разбавленной воды высокого давления и инжектирования смеси в нефтеводоносную скважину, причем валы отбора мощности механизма (4) форсирования и бустерного насоса (9) приводятся в действие приводным механизмом.

2. Комплексная составная система по п.1, в которой составной механизм (4) форсирования содержит барабан (401) статора и ротор (402), причем оправка ротора (402) герметичным образом опирается на гнезда подшипников на обоих концах в барабане (401) статора, на оправке выполнены лопастная установка (406) и слой (407) форсирования, в середине барабана (401) статора выполнено разделительное кольцо (405) для уплотнительной изоляции, которое изолирует лопастную установку (406) и слой (407) форсирования и делит барабан (401) статора на камеру (403) перемешивания и камеру (404) форсирования, при этом внутренняя стенка барабана (401) статора в камере (403) перемешивания выполнена с дефлекторным кольцом и дефлекторной пластиной для обеспечения гидроудара, барабан (401) статора имеет впускное отверстие (4011) для обеспечения подачи на боковую стенку камеры (403) перемешивания, а также выходное отверстие (4012) для обеспечения выпуска на боковую стенку камеры (404) форсирования, и на одном конце барабана (401) статора оправка имеет группу отверстий, обеспечивающих сообщение камеры (403) перемешивания и камеры (404) форсирования, при этом один конец оправки, выступающий из барабана (401) статора, является валом отбора мощности.

3. Комплексная составная система по п.2, в которой в середине гнезда подшипника снаружи камеры (403) форсирования выполнена кольцевая канавка, при этом входное отверстие (4011) соответствует указанной кольцевой канавке, и дно кольцевой канавки выполнено с входным отверстием в зоне низкого давления, ориентированным в направлении камеры (403) перемешивания.

4. Комплексная составная система по п.1, в которой приводной механизм содержит двигатель (5) и блок трансмиссии, причем двигатель (5) установлен на указанно зубчатом рельсе (11) и выполнен с обеспечением подачи мощности на входной конец блока трансмиссии, при этом два выходных конца указанного блока трансмиссии соединены с валами отбора мощности составного механизма (4) форсирования и бустерного насоса (9), соответственно.

5. Комплексная составная система по п.4, в которой блок трансмиссии содержит малое колесо (6), промежуточную ось (7) и большое колесо (8), при этом малое колесо (6) последовательно и соосно соединено с валом отбора мощности составного механизма (4) форсирования и с выходным валом двигателя (5), промежуточная ось (7) установлена над зубчатым рельсом (11) посредством гнезда подшипника, при этом как малое колесо (6), так и большое колесо (8) соединены с промежуточным колесом промежуточной оси (7) посредством передаточного элемента, и вращающийся вал большого колеса (8) соединен посредством муфты сцепления с валом отбора мощности бустерного насоса (9).

6. Комплексная составная система по п.5, в которой в передаточном элементе, в частности, используется приводной ремень или цепь.

7. Комплексная составная система по п.1, в которой в бустерном насосе (9) используется, в частности, низкоскоростной винтовой насос, при этом ротор низкоскоростного винтового насоса имеет разный диаметр на концах высокого и низкого давления, а статор низкоскоростного винтового насоса соединен из последовательных секций.

8. Комплексная составная система по п.1, в которой в смесителе (10) используется, в частности, статический смеситель.

9. Способ работы комплексной составной системы форсированной инжекции, причем комплексную составную систему форсированной инжекции, выполненную согласно любому из пп.1-8, используют при инжекции нефтеводоносной скважины, при этом рабочие этапы способа включают:

первый этап, на котором подающий механизм обеспечивает введение воды и нефтевытесняющего агента для их предварительного смешивания,

второй этап, на котором предварительно смешанный раствор всасывается в смесительную камеру составного механизма форсирования для гидроударного взбалтывания и перемешивания, а затем поступает в камеру форсирования указанного механизма для форсированного быстрого растворения, созревания и фильтрации с образованием высоковязкого и высококонцентрированного маточного раствора,

третий этап, на котором маточный раствор по трубопроводу подают на впуск бустерного насоса, а затем транспортируют и инжектируют указанным насосом в смеситель с низким сдвигом и высоким давлением,

четвертый этап, на котором смеситель обеспечивает смешивание и разведение разбавляющей воды высокого давления и маточного раствора высокого давления и последующее инжектирование смеси в нефтеводоносную скважину.

10. Комплексная составная система по п.9, в которой составной механизм форсирования и бустерный насос приводят в действие двумя выходными концами набора приводных механизмов, при этом скорость вращения вала отбора мощности бустерного насоса ниже, чем у составного механизма форсирования.