RU155267U1

RU155267U1 - DISPERSANTER FOR SUBMERSIBLE CENTRIFUGAL ELECTRIC PUMP

Info

Publication number: RU155267U1
Application number: RU2014151273/06U
Authority: RU
Inventors: Владимир Баянович Шрамек; Андрей Юрьевич Саблин; Дмитрий Федорович Матвеев; Иван Георгиевич Смирнов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Русская электротехническая компания" ("РУСЭЛКОМ")
Priority date: 2014-12-17
Filing date: 2014-12-17
Publication date: 2015-09-27

Abstract

1. Диспергатор для погружного центробежного электронасоса, выполненный в виде модуля - секции, включающий корпус, основание с отверстием для входа жидкости, головку с отверстием для выхода жидкости, вал с расположенными на нем рабочими органами, со стороны входа потока газожидкостной смеси на валу установлен напорный орган, а со стороны выхода потока газожидкостной смеси установлен рассекатель, отличающийся тем, что напорный орган выполнен в виде многозаходного шнека, между шнеком и рассекателем на валу установлено лопастное колесо со сквозными отверстиями на лопастях для измельчения пузырьков газа, присутствующих в жидкости, головка снабжена камерой для гомогенизации газожидкостной смеси, при этом рассекатель выполнен в виде решетки, установленной неподвижно в головке диспергатора.2. Диспергатор по п. 1, отличающийся тем, что решетка установлена в головке с помощью винтов.3. Диспергатор по п. 1, отличающийся тем, что между корпусом и рабочими органами установлена гильза для защиты корпуса от гидроабразивного износа.1. Dispersant for a submersible centrifugal electric pump, made in the form of a module - sections, including a housing, a base with a hole for liquid inlet, a head with a hole for liquid outlet, a shaft with working bodies located on it, a pressure head is installed on the shaft from the inlet side of the gas-liquid mixture flow organ, and on the outlet side of the gas-liquid mixture flow, a divider is installed, characterized in that the pressure organ is made in the form of a multi-auger screw, between the screw and the divider, a blade wheel with with openings on the blades for grinding gas bubbles present in the liquid, the head is equipped with a chamber for homogenizing the gas-liquid mixture, while the divider is made in the form of a lattice mounted motionless in the head of the dispersant. 2. Dispersant according to claim 1, characterized in that the grill is installed in the head with screws. 3. The dispersant according to claim 1, characterized in that a sleeve is installed between the housing and the working bodies to protect the housing from hydroabrasive wear.

Description

Полезная модель относится к нефтедобывающему оборудованию и может быть использована при добыче из скважин жидкости с повышенным газосодержанием посредством погружного скважинного центробежного электронасоса (ЭЦН).The utility model relates to oil-producing equipment and can be used in the production of liquids with increased gas content from wells through a submersible borehole centrifugal electric pump (ESP).

Известен диспергатор погружной центробежной насосной установки (патент РФ №2192560, F04D 13/10, дата публикации 2002.11.10) с расположенными внутри корпуса, по крайней мере, двумя ступенями, выполненными в виде рабочих колес с лопастями и направляющих аппаратов с лопатками. По крайней мере, одна из ступеней выполнена в виде ступени напорного типа и одна - перемешивающего типа. Ступени выполнены по принципу ступеней насоса ЭЦН.Known dispersant of a submersible centrifugal pump installation (RF patent No. 2192560, F04D 13/10, publication date 2002.11.10) with at least two steps located inside the housing, made in the form of impellers with blades and guide vanes with blades. At least one of the steps is made in the form of a pressure type stage and one of a mixing type. The steps are made according to the principle of the stages of the ESP pump.

Недостатками известного диспергатора являются:The disadvantages of the known dispersant are:

- сложность устройства, связанная с подбором количества и последовательностью расположения ступеней напорного и перемешивающего типа в зависимости от конкретного диапазона подачи газожидкостной смеси, что также ограничивает функциональные возможности работы диспергатора в широком диапазоне подач;- the complexity of the device associated with the selection of the number and sequence of stages of the pressure and mixing type, depending on the specific supply range of the gas-liquid mixture, which also limits the functionality of the dispersant in a wide supply range;

- сложность диспергатора, связанная также с выполнением конструкции самих ступеней, созданных по принципу ступеней насоса ЭЦН;- the complexity of the dispersant, also associated with the design of the steps themselves, created by the principle of the stages of the ESP pump;

- низкая надежность устройства в виду снижения наработки на отказ, так как рабочие колеса напорных ступеней включают в себя текстолитовые шайбы, воспринимающие осевую нагрузку, возникающую при работе от создаваемого колесом напора, и подвергаются при этом быстрому износу.- low reliability of the device in view of reducing the mean time between failures, since the impellers of the pressure stages include textolite washers that absorb the axial load that occurs when working from the pressure created by the wheel, and undergo rapid wear.

Известно диспергирующее устройство в погружном центробежном насосе для добычи нефти из скважин (патент РФ №19105, F04D 13/10, дата публикации 2001.08.10), взятое в качестве прототипа, выполненное в виде модуля - секции, включающее корпус, основание с отверстием для входа жидкости, головку с отверстием для выхода жидкости, вал с расположенными на нем, по меньшей мере, двумя рабочими органами, при этом один из рабочих органов, выполненный в виде колеса, закреплен на валу, а другой, выполненный в виде аппарата-рассекателя, установлен неподвижно относительно корпуса. В корпусе диспергирующего устройства со стороны входа потока газожидкостной смеси на валу установлено шнековое колесо, а со стороны выхода потока газожидкостной смеси неподвижно относительно корпуса установлен рассекатель.Known dispersing device in a submersible centrifugal pump for oil production from wells (RF patent No. 19105, F04D 13/10, publication date 2001.08.10), taken as a prototype, made in the form of a module - sections, including a housing, a base with an entrance hole fluid, a head with an outlet for fluid outlet, a shaft with at least two working bodies located on it, while one of the working bodies, made in the form of a wheel, is mounted on the shaft, and the other, made in the form of a divider apparatus, is installed motionless relative housing. In the housing of the dispersing device, a screw wheel is installed on the shaft on the inlet side of the gas-liquid mixture flow, and a divider is installed motionlessly on the outlet side of the gas-liquid mixture flow

Недостатками известного диспергирующего устройства являются:The disadvantages of the known dispersing device are:

- низкие функциональные возможности диспергатора ввиду невозможности работы в широком диапазоне подач, так как углы установки лопаток и количество лопаток аппарата - рассекателя, колеса и рассекателя определяют экспериментально для конкретного расхода перекачиваемой жидкости;- low functionality of the dispersant due to the impossibility of working in a wide range of feeds, since the angles of installation of the blades and the number of blades of the apparatus - divider, wheel and divider are determined experimentally for a specific flow rate of the pumped liquid;

- при прохождении потока газожидкостной смеси через модуль-секцию происходит изменение направления движения среды в виду выполнения лопаток под углом, не более 60°, относительно оси на каждой диспергирующей ступени, состоящей из аппарата-рассекателя и колеса, с возможностью создания осевой составляющей скорости потока газожидкостной смеси. Это требует дополнительных затрат энергии на продвижение среды в диспергаторе и снижает кпд установки ЭЦН в целом;- when the gas-liquid mixture flows through the module section, the medium changes its direction of rotation in view of the blades being made at an angle of not more than 60 ° relative to the axis on each dispersing stage, consisting of a divider apparatus and a wheel, with the possibility of creating an axial component of the gas-liquid flow rate mixtures. This requires additional energy for the promotion of the medium in the dispersant and reduces the efficiency of the ESP installation as a whole;

- диспергирующее устройство, а также его детали, например корпус и вал, рассчитанные для разных подач пластовой жидкости, из-за разного количества диспергирующих ступеней будут разной длины, что увеличивает номенклатуру входящих в устройство деталей и повышает себестоимость диспергирующего устройства.- a dispersing device, as well as its parts, for example, a housing and a shaft, designed for different flows of formation fluid, due to the different number of dispersing steps will be of different lengths, which increases the range of parts included in the device and increases the cost of the dispersing device.

Задача полезной модели - упрощение диспергатора, работоспособного в широком диапазоне подач.The objective of the utility model is to simplify a dispersant that works in a wide range of feeds.

Технический результат, получаемый в результате решения задачи, состоит в упрощении устройства, повышении надежности работы и повышение ремонтопригодности диспергатора.The technical result obtained by solving the problem consists in simplifying the device, increasing the reliability of the work and increasing the maintainability of the dispersant.

Технический результат достигается тем, что в диспергаторе для погружного центробежного электронасоса, выполненном в виде модуля - секции, включающем корпус, основание с отверстием для входа жидкости, головку с отверстием для выхода жидкости, вал с расположенными на нем рабочими органами, со стороны входа потока газожидкостной смеси на валу установлен напорный орган, а со стороны выхода потока газожидкостной смеси установлен рассекатель, согласно полезной модели, напорный орган выполнен в виде многозаходного шнека, между шнеком и рассекателем на валу установлено лопастное колесо со сквозными отверстиями на лопастях для измельчения пузырьков газа, присутствующих в жидкости, головка снабжена камерой для гомогенизации газожидкостной смеси, расположенной перед выходным отверстием диспергатора, при этом рассекатель выполнен в виде решетки, установленной неподвижно в головке диспергатора.The technical result is achieved by the fact that in the disperser for a submersible centrifugal electric pump, made in the form of a module - section, including a housing, a base with a hole for liquid inlet, a head with a hole for liquid outlet, a shaft with working bodies located on it, from the gas-liquid flow inlet side of the mixture on the shaft, a pressure organ is installed, and on the outlet side of the gas-liquid mixture flow a divider is installed, according to a utility model, the pressure organ is made in the form of a multi-auger screw, between the screw and Telem shaft installed impeller with through holes for the blades for chopping the gas bubbles present in the fluid, the head is provided with a chamber for homogenizing the gas-liquid mixture outlet situated in front of a dispersant, wherein the divider is configured as a lattice fixedly installed in the head of the dispersant.

Выполнение напорного органа в виде многозаходного шнека позволяет расширить функциональные возможности устройства за счет его работы в широком диапазоне подач жидкости, повысить напор газожидкостной смеси, что уменьшает объем содержащегося газа в жидкости на выходе диспергатора.The execution of the pressure head in the form of a multi-auger screw allows you to expand the functionality of the device due to its operation in a wide range of fluid flows, increase the pressure of the gas-liquid mixture, which reduces the volume of gas contained in the liquid at the outlet of the dispersant.

Выполнение лопастного колеса со сквозными отверстиями на лопастях, установленного на валу между шнеком и рассекателем позволяет повысить качество дробления и распределение пузырьков газа в газожидкостной смеси, повысить интенсивность перемешивания смеси. Выполнение диспергирующего органа для измельчения пузырьков в виде лопастного колеса с отверстиями позволяет упростить устройство, повысить надежность изделия.The implementation of the impeller with through holes on the blades mounted on the shaft between the screw and the divider can improve the quality of crushing and distribution of gas bubbles in the gas-liquid mixture, increase the mixing intensity of the mixture. The implementation of the dispersing body for grinding bubbles in the form of a vane wheel with holes allows to simplify the device, to increase the reliability of the product.

Выполнение рассекателя в виде решетки, неподвижно установленной в головке диспергатора, позволяет повысить степень дробления газовых пузырьков в скоростном поступательно-вращательном потоке жидкости, проходящем через отверстия решетки, что повышает качество диспергирования газожидкостной смеси.The implementation of the divider in the form of a lattice fixedly installed in the head of the dispersant allows to increase the degree of crushing of gas bubbles in a high-speed translational-rotational fluid flow passing through the openings of the lattice, which improves the quality of dispersion of a gas-liquid mixture.

Закрепление решетки в головке с помощью разъемного соединения повышает ремонтопригодность диспергатора.Securing the grill in the head with a detachable connection increases the maintainability of the dispersant.

Выполнение камеры гомогенизации в головке диспергатора позволяет снизить скорость вращения потока газожидкостной смеси на выходе диспергатора, а также повысить однородность состава смеси.The implementation of the homogenization chamber in the head of the dispersant allows you to reduce the speed of rotation of the flow of gas-liquid mixture at the outlet of the dispersant, as well as to increase the uniformity of the composition of the mixture.

Технический результат достигается также тем, что в диспергаторе установлена износостойкая гильза между рабочими органами и корпусом. Гильза закреплена своими торцами между головкой и основанием. Наличие гильзы позволяет защитить корпус диспергатора от гидроабразивного износа, тем самым повысить наработку на отказ диспергатора.The technical result is also achieved by the fact that a wear-resistant sleeve is installed in the dispersant between the working bodies and the housing. The sleeve is fixed with its ends between the head and the base. The presence of the sleeve allows you to protect the dispersant body from waterjet wear, thereby increasing the time between failures of the dispersant.

Выполнение устройства в виде отдельного модуля позволяет его использовать в установках ЭЦН различной комплектации.The implementation of the device in the form of a separate module allows it to be used in ESP installations of various configurations.

Сравнение заявленного решения с прототипом и другими техническими решениями в данной области техники показывает, что изложенная совокупность признаков не известна из существующего уровня техники, на основании чего можно сделать вывод о его соответствии критерию полезной модели «новизна».Comparison of the claimed solutions with the prototype and other technical solutions in the art shows that the set of features described is not known from the existing level of technology, based on which we can conclude that it meets the criterion of the useful model of "novelty".

Соответствие заявленной полезной модели критерию «промышленная применимость» показано на примере конкретного выполнения диспергатора для погружного центробежного электронасоса.The compliance of the claimed utility model with the criterion of "industrial applicability" is shown by the example of a specific embodiment of a dispersant for a submersible centrifugal electric pump.

На чертеже приведен общий вид диспергатора.The drawing shows a General view of the dispersant.

Диспергатор содержит корпус 1, основание, выполненное, например, в виде переводника 2 с центральным отверстием 3 для прохода пластовой жидкости, головку 4 с выходным отверстием 5, вал 6 с расположенными на нем рабочими органами: шнеком 7 для создания напора жидкости, лопастным колесом 8. Вал 6 установлен с возможностью вращения в верхней подшипниковой опоре 9, размещенной в головке 4, и нижней подшипниковой опоре 10, установленной в переводнике 2. Головка 4 и переводник 2 снабжены каналами 11 и 12 соответственно для пропуска жидкости. В головке 4 размещен рассекатель, выполненный в виде решетки 13, закрепленной посредством, например винтов 14. В решетке 13 выполнены отверстия 15. На лопастях колеса 8 выполнены сквозные отверстия 16 для дробления пузырьков газа. В головке 4 образована камера 17 для гомогенизации, равномерного смешивания пузырьков газа с жидкостью. В корпусе 1 размещена гильза 18 для защиты корпуса от гидроабразивного износа. Гильза 18 закреплена своими торцами между переводником 2 и головкой 4.The dispersant contains a housing 1, a base, made, for example, in the form of an adapter 2 with a central hole 3 for the passage of formation fluid, a head 4 with an outlet 5, a shaft 6 with working bodies located on it: a screw 7 for creating a pressure of the liquid, the impeller 8 The shaft 6 is mounted rotatably in the upper bearing support 9 located in the head 4, and the lower bearing bearing 10 installed in the sub 2. The head 4 and the sub 2 are provided with channels 11 and 12, respectively, for passing liquid. In the head 4 is placed a divider made in the form of a grate 13, fixed by means of, for example, screws 14. Holes 15 are made in the grate 13. On the blades of the wheel 8, through holes 16 are made for crushing gas bubbles. A chamber 17 is formed in the head 4 for homogenizing, uniformly mixing gas bubbles with a liquid. In the housing 1 there is a sleeve 18 for protecting the housing from hydroabrasive wear. The sleeve 18 is fixed with its ends between the sub 2 and the head 4.

Диспергатор работает следующим образом.Dispersant works as follows.

Пластовая жидкость (смесь нефти, попутной воды и нефтяного газа) поступает в диспергатор через входное центральное отверстие 3 переводника 2, каналы 12 на шнек 7, который создает напор для подъема жидкости. Далее жидкость попадает на лопасти колеса 8, при вращении которого происходит измельчение пузырьков газа, проходящих через отверстия 16, выполненных в лопастях колеса 8, интенсивное перемешивание газожидкостной смеси. Далее газожидкостная смесь при дальнейшем вращательно-поступательном движении проходит через отверстия 15, неподвижно установленной в головке 4 решетки 13, где происходит дальнейшее измельчение пузырьков газа в жидкости. Затем газожидкостная смесь поступает в камеру смешивания 17, в которой происходит окончательное перемешивание пузырьков газа в жидкости, с образованием мелкодисперсной, гомогенизированной эмульсии. По пропускным каналам 11 газожидкостная смесь под напором, создаваемым шнеком 7 и колесом 8, через отверстие 5 выходит из диспергатора и поступает на прием насоса ЭЦН.Formation fluid (a mixture of oil, associated water and oil gas) enters the dispersant through the inlet central hole 3 of the sub 2, channels 12 to the screw 7, which creates a pressure for lifting the liquid. Next, the liquid enters the blades of the wheel 8, during the rotation of which there is a grinding of gas bubbles passing through the holes 16 made in the blades of the wheel 8, intensive mixing of the gas-liquid mixture. Further, the gas-liquid mixture with further rotational-translational motion passes through the holes 15, which are motionlessly installed in the head 4 of the grating 13, where further grinding of gas bubbles in the liquid takes place. Then the gas-liquid mixture enters the mixing chamber 17, in which the final mixing of gas bubbles in the liquid occurs, with the formation of a finely dispersed, homogenized emulsion. Through the passage channels 11, the gas-liquid mixture under the pressure created by the screw 7 and the wheel 8, through the hole 5 leaves the dispersant and enters the ESP pump.

Claims

1. Dispersant for a submersible centrifugal electric pump, made in the form of a module - sections, including a housing, a base with a hole for liquid inlet, a head with a hole for liquid outlet, a shaft with working bodies located on it, a pressure head is installed on the shaft from the inlet side of the gas-liquid mixture flow organ, and on the outlet side of the gas-liquid mixture flow, a divider is installed, characterized in that the pressure organ is made in the form of a multi-auger screw, between the screw and the divider, a blade wheel with with openings on the blades for grinding gas bubbles present in the liquid, the head is equipped with a chamber for homogenizing the gas-liquid mixture, while the divider is made in the form of a lattice mounted motionless in the head of the dispersant.

2. Dispersant according to claim 1, characterized in that the grill is installed in the head with screws.

3. Dispersant according to claim 1, characterized in that a sleeve is installed between the housing and the working bodies to protect the housing from hydroabrasive wear.