Погружная насосная установка Советский патент 1979 года по МПК F04D13/10 E21B43/00 

(54) ПОГРУЖНАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА

1

Изобретение к-асается добычи нефти, в частности откачки из скважин гелеобразующих водонефтяных эмульсий при эксплуатации обводненных нефтяных месторождений.

При насосной добыче из скважин водоиефтяных .смесей образуются стой.кие эмульсии, превращающиеся в полости Hiacoса в гели при вынужденной или преднамеренной его остановке. Гели характеризуются большой величиной напряжения сдвига, что вызывает затруднения при последующем пуске насосной установки. На практике наблюдается преждевременный износ и выхрд из строя погружных электродвигателей и станций управлений из-за аномальных пусковых токов, обусловленных гелеобразованием в ПОЛОСТИнасоса.

Известна насосная установка, содержащЭя дозировочное устройство, включающее цилиндр с верхними и нижними поршнями, всасывающий и нагнетательный клапаны и золотниковый клапан с возвратной пружиной. Верхний поршень, взаимодействующий с золотниковым клапаном, выполнен с кольцевой -проточкой, образующей . с цилиндром полость, сообщающуюся с затрубным пространством скважины {.

Однако дозировка реагента происходит только при повышении давления в насосе, при падении же давления в насосе реагент в полость насоса не попадает так как он вытесняется к забою скважины или к приему насоса.

Наиболее близкой по технической сущности к предложенной является глубиннонасосная установка для добычи и внутрискважинной обработки нефти, которая включает штанговый насос с цилиндром и плунжером, всасывающие и нагнетательные клапаны. В комплекте с глубинным насосом установлен дозатор реагента, работающий синхронно с -глубинным насосом. Дозатор состоит из цилиндра с поршнем, снабжен всасывающими и нагнетательными клапанами, полость его цилиндра сообщена с полостью цилиндра глубинного насоса. Дозатор размешен в переводнике, соединяющем цилиндр штангового насоса с патрубком. Выше цилиндра штангового насоса установлен контейнер для хранения реагента. Контейнером служит кольцевое пространство между колон;|Гм насосных груб и трубой () .llliiметр;). При noMOHui трубкн контейнер соединен со всйсываюи1.им отверстием насосадозатора. Реагент ностунает из контейнера в дозировочный насос самотоком, так как контейнер pacпoлoжe { выше насоса. Дозатор работает за счет периодического изменения |-ндравлического давления при движении и,|унжера штангового насоса,. Таким образом перепад давления Ихпользуется как нривод насоса-дозатора. При каждом .ходе плунжера глубинного штангового насоса дозируется (),1епный объем peareirra на прием 1лубинно1() насоса. Дозатор работает беснрерывно, за каждый цикл работы глубннпогО пасоса в eio нрие.мпую .ншию ностунает ранее установленный обьех; реагента пропорционально дебиту скважины 2 Г}днако ..1але-ко не всегда есть необходимость в постоянном вводе реагента па прием г,1убпнной nacocnoii установкп. Д.1Я погруж1П)1Х электроцептробеж П:.1х насосов важнее всего не допускать образование геля в отключенно.м насосе, так как наличпе гели ) осложняет после.ауюший пуск пасоса. Особенно это видно в работе совремсипы.ч глубинных многостуненчатых центробежпых насос(;в. Для таких насосов подача реагента пеносредственио в по.чость насоса (причем только в .момент отк,почеши последнего iipn оптимальной дозировке реагента) зпачптел1 но сокращает его расход, новьпнается также надежность насосного агрегата в работе. И.е,лью изобретения является сокращение расхода реагента п иовьипение надежности в работе при иснользовапии насоса центробежного тина. Это достигается тем, что в предложенной установке дозатор установлен на выходе насоса и выполнен с тремя ступенями разного диа.метра, средняя из которых-большего диаметра - имеет полости, сообщенные с областями над и нод обратны.м клапаном, при этом торец верхней ступени сообщен с забоем скважины, торец нижней - с рабочей камерой дозатора, выкидной канал которого расположен в полости насоса под обратным клапаном, а на валу насоса между насосом и выкидны.м каналом дозатора установлена вспомогательная крыльчатка. Контейнер для реагента может быть снабжен плавающим поршнем, разделяющим его объем на две камеры, верхняя из которых соеди {ена с приемным каналом дозатора, а нижняя - с забоем. Предложенная погружная насосная установка схе.матически изображена на чертеже. Установка содержит центробежный насос 1 вертикального исполнения, дозатор 2 реагента и контейнер 3 для хранения peaгента, например деэмульгатора. Контейнер расположен ниже приема центробежного насоса. Дозатор включает в себя цилиндр 4 с тремя стуненя.ми разного диаметра и поршень 5 также с тремя ступепя.ми разного диаметра. Приемный капал 6 дозатора сообщен через трубку 7 с контейнером для дезмульгатора. Выкидной канал 8 дозатора сообщен с выходом насоса, выполненным в виде ловильной головки 9. В приемном и выкидно.м каналах дозатора установлены обратные клапаны 10 и 11. Ступень норщня наибольшего диаметра образует в дозаторе две полости: верхшою 12 -- вокруг поршпя 13 средпего диаметра, сообщающ юся с об.пастьк) I- над г)братпым K.iaiiano i 15 насоса и пижшою 16 вокруг порщпя 17 меньшего диаметра, eooбщaк) с областью 18 под обратпым клапаном 15 насоса. Торец 19 BepxHeif ступени дозатора сообщен с забоем скважины. Торен нижней ступени дозатора сообщен с рабочей камерой 20 дозатора, выкидной канал 8 котг)ро1о установлен в области 18 насоса иод обратИ1)1м клапаном. На валу 21 насоса между насосом и выкидным каналом д():,;гг()ра становлена всно.могате.пьная крыльчатка 22. Контейнер для реагента снабжен плавающим поршнем 23, разделяющим его объем на две камеры, верхняя из которых соединена с приемным каналом дозатора, а нижняя - с забое.м. Установка работает следующим образо.ч. При включенно.м центробежном насосе трехступенчатый поршень 5 дозатора находится в верхнем положении. Это положение обусловлено тем, что площадь сечения полости дозатора вокруг поршея 17 меньшего диаметра больше, чем площадь сечения полости дозатора вокруг поршня 13 среднего диаметра. Кроме того, при работающе.м насосе давление под обратным клапаном 15 больше, чем над ним. Вспомогательная крыльчатка 22 создает интенсивную циркуляцию жидкости в горизонтальном сечении насоса в полости насоса между его крыльчаткой и выкидным каналом 8дозатора. Рабочая камера 20 дозатора под торцом нижнего его ступени с поршнем 17 меньшего диаметра заполнена деэмульгатором.При выключении насоса давление на выходе из ловильной головки 9 под обратным клапаном 15 уменьшается и становится меньще, чем над обратным клапаном. Под действием этого перепада давления трехступенчатый порщень дозатора движется вниз. Поршень меньшего диаметра нижней ступени дозатора вытесняет деэмульгатор из рабочей камеры через выкидной канал 8 дозатора в область 18 между обратным клапаном и. вспомогательной крыльчаткой 22. Впрыск деэмульгатора после закрытия обратного клапана 15 происходит мгновенно.

так как его лозн-р(в;л1НЫ 1 объем составляет порядка 10 объема эмульсии в насосе. Деэмулыincij.) под действием 11р)Д(),)шейся по iinepiiini цирку,iHuin жидкости в этой по.юсти, п также под действием в|)а1ца1О иейся и.) именрии вместе с oa.KjM крьк11|Чатки 22 быстро разносится ио горизонтальному ес-ченню полости насоса над крыльча1жой.

Деэмульгатор. разделяя эмульсию на нефть и воду, переходит в водную фазу. Отделившаяся вода вместе с деэмульгатором под действием тяжести (вода тяжелее эмульсии) стекает из полости ловильнойголовки 9 в насос вниз к его приему. разру1пая по пути эмульсию или разбивая ее па отдельные, не связанные друг с другом глобулы. Пос.медуюший запуск насоса проис.ходит без затруднений, так как в насосе нет сплошной гелеобразпой смеси, связываюп1ей подвпжные органы насоса с неподв,ижными.

После запуска насоса давление в полости ловильной головки 9 возрастает и становится больше давления над обратным клапаном 15. Под действием этого давления тре.хстуненчатый поршень 5 перемещается ввер.х. Содержимое, заполняющее ступень среднего диаметра дозатора над поршнем среднего диаметра, вытесняется в область забоя скважины. Деэмульгатор из камеры контейнера 3 над плавающим 23 засасывается в рабочую камеру дозатора через трубку 7 и приемный канал 6 дозатора. По мере у.хода деэмульгатора из камеры контейнера 3 над плавающим порщнем 23 он под действием давления на забое скважины перемещается ввер.х, поддерживая тем самым в камере давление забоя скважины. При каждой вынужденной или специальной остановке насоса осуществляется дозировка деэму.11л1атора в полость насоса, препятствуюихая образованию 1ч пеобразной вязкой массы в насосе.

Формула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Авторское свидетельство СССР № 444872, кл. Е 21 В 43/00, 1971.

Щ

Zi