Результат интеллектуальной деятельности: Скважинная насосная установка

Изобретение относится к технике добычи нефти, в частности к технике подъема добываемой продукции скважин, а именно водогазонефтяных эмульсий.

Известна скважинная насосная установка, которая содержит центробежный насос с электродвигателем, установленный в скважине на колонне подъемных труб пневматический колпак для гашения пульсаций давления в трубах и обратный клапан с осевым дросселирующим каналом (А.с. СССР №612009, 1975 г.).

Однако данная установка имеет низкую надежность при откачивании жидкости со свободным газом.

Известна электроцентробежная скважинная насосная установка, содержащая центробежный насос с электродвигателем, установленный в скважине на колонне подъемных труб, пневматический колпак для гашения пульсаций давления в трубах и обратный клапан с осевым дросселирующим каналом. Пневматический колпак расположен в полости подъемных труб, а клапан установлен в его нижней части (А.с. СССР №918419, 1982 г.).

Недостатком известной конструкции является недостаточная степень надежности, обусловленная длительным временем приведения в рабочее состояние, которое необходимо для отделения газа от жидкости, при небольшом количестве содержащегося в жидкости свободного газа.

Наиболее близкой к изобретению является скважинная насосная установка, содержащая центробежный насос с электродвигателем, расположенный в полости подъемных труб для гашения пульсаций давления пневматический колпак с установленным в его нижней части обратным клапаном с дросселирующим каналом. Причем, пневматический колпак снабжен завихрителем потока жидкости, установленным в его нижней части над обратным клапаном (Патент РФ №2056540, 1996 г.).

Недостатком устройства является то, что зарядка пневматического колпака газом происходит лишь через определенное время после начала работы установки, а если гаситель пульсаций установлен ниже уровня, соответствующего давлению насыщения нефти газом (в этом случае нефтяной газ в жидком состоянии), то зарядка гасителя не происходит и он не работоспособен.

Техническая задача, решаемая изобретением, - повышение работоспособности и надежности работы установки, снижение вибрации подземного насосного оборудования, вызываемой присутствием газовых включений в откачиваемой продукции.

Поставленная техническая задача решается предлагаемой скважинной насосной установкой.

Скважинная насосная установка содержит спущенный в скважину на колонне подъемных труб центробежный насос с электродвигателем. Над насосом, в полости подъемных труб расположен пневматический колпак для гашения пульсаций давления, оснащенный обратным клапаном, установленным в его нижней части, дросселирующим каналом и завихрителем потока жидкости.

Новым является то, что дросселирующий канал пневматического колпака выполнен на боковой поверхности корпуса колпака, а ниже пневматического колпака во внутренней полости внутренней подъемной трубы, коаксиально установленной, перфорирована зона размещения завихрителя потока жидкости, выполненного в форме спирали.

Новым является и то, что дросселирующий канал выполнен в виде конусного отверстия, основанием обращенного во внутрь пневматического колпака, имеет пробку соответствующего профиля и расположен на одной оси с монтажным отверстием на противоположной стенке пневматического колпака, заглушенного винтом.

Заявляемое техническое решение поясняется чертежами, где

- на фиг. 1 приведена схема скважинной насосной установки;

- на фиг. 2 представлен фрагмент А - общий вид пневматического колпака для гашения пульсаций давления;

- на фиг. 3 приведен дросселирующий канал с пробкой.

Скважинная насосная установка (фиг. 1) включает центробежный насос 1, электродвигатель 2, наружную поверхность 14 пневматического колпака 5 (фрагмент А).

Фрагмент А - пневматический колпак для гашения пульсаций давления (фиг. 2) содержит внутреннюю подъемную трубу 3, внешнюю подъемную трубу 4, пневматический колпак 5, обратный клапан 6, перфорированную зону 9, завихритель потока жидкости 10, пробку 11, монтажное отверстие 12 и винт 13.

Дросселирующий канал с пробкой (фиг. 3) включает дросселирующий канал 7, корпус 8 и пробку 11.

Скважинная насосная установка содержит центробежный насос 1 с электродвигателем 2, установленные на колонне подъемных внутренних 3 и внешних 4 труб, в полости которых находится пневматический колпак 5, в нижней части которого расположен обратный клапан 6 (фиг. 2). Дросселирующий канал 7 пневматического колпака 5 выполнен на боковой поверхности корпуса 8 пневматического колпака 5 (фиг. 3). Во внутренней полости внутренней подъемной трубы 3, коаксиально установленной, перфорирована зона 9 размещения завихрителя потока жидкости 10, выполненного в форме спирали (фиг. 2). Дросселирующий канал 7 выполнен в виде конусного отверстия, основанием обращенного во внутрь пневматического колпака 5, имеет пробку 11 соответствующего профиля и расположен на одной оси с монтажным отверстием 12 на противоположной стенке пневматического колпака 5, заглушенного винтом 13, позволяющим установить пробку 11 в дросселирующий канал 7.

Скважинная насосная установка работает следующим образом.

Перед спуском насосного оборудования в скважину пневматический колпак 5 заряжают инертным газом через обратный клапан 6, причем пробка 11 установлена в отверстие дросселирующего канала 7, затем винт 13 завинчивается в монтажное отверстие 12, герметизируя пневматический колпак 5. Таким образом, пневматический колпак 5 изначально находится в рабочем состоянии. В процессе спуска насосного оборудования при давлении Р₂ в скважине, приходящемся на площадь поперечного сечения одного конца пробки 11, превышающем давление Р₁ в пневматическом колпаке 5, приходящемся на площадь поперечного сечения другого конца пробки 11, происходит выпадение последней в полость пневматического колпака 5.

Указанные величины связаны между собой следующим образом:

Причем расположение дросселирующего канала 7 на боковой поверхности корпуса 8 пневматического колпака 5 предотвращает повторное его перекрытие пробкой 11.

В процессе работы центробежного насоса 1 жидкость с попутным газом попадает в полость пневматического колпака 5, преодолевая вес обратного клапана 6 и под действием завихрителя потока жидкости 10, разделяясь на жидкую и газовую фракции за счет разности их плотностей и под влиянием центробежных сил. Причем, фазовое разделение происходит многократно и в несколько уровней, благодаря форме завихрителя потока жидкости 10 - спираль. Кроме того, жидкая фаза через перфорированную зону 9 направляется в кольцевую полость (обозначена), образованную корпусом 8 пневматического колпака 5 и внутренним диаметром расширенных внешних подъемных труб 4 и далее на прием центробежного насоса 1, исключая попадание жидкости в полость пневматического колпака 5, что повышает его работоспособность. Площадь поперечного сечения указанной кольцевой полости равна площади поперечного сечения ниже внутренних 3 и вышележащих внешних 4 подъемных труб. Газ вытесняет находившуюся в полости пневматического колпака 5 жидкость через дросселирующий канал 7 и зазор обратного клапана 6. При изменении давления нагнетания газ в полости пневматического колпака 5 либо сжимается (при увеличении давления), либо расширяется (при уменьшении давления). В первом случае в полость пневматического колпака 5 поступает дополнительное количество жидкости, а во втором случае происходит ее обратное вытеснение через дросселирующий канал 7.

Возможность приема жидкости в полость пневматического колпака при повышении ее давления, и ее вытеснения при - снижении, уменьшает разброс давления в трубах. Причем, обратное вытеснение происходит относительно медленно, через дросселирующий канал со значительным расходом энергии давления газа, позволяет снизить колебания давления в насосных трубах, следовательно, и вибрацию оборудования. Внедрение предлагаемого объекта обеспечивает эффективное гашение вибрации подземного насосного оборудования, вызываемой присутствием газовых включений в откачиваемой продукции. В результате повышается эффективность эксплуатации скважин, оборудованных установками электропогружных центробежных насосов за счет увеличения межремонтного периода их работы.