RU208435U1

RU208435U1 - DISPERSING MODULE

Info

Publication number: RU208435U1
Application number: RU2021108362U
Authority: RU
Inventors: Альберт Маратович Нуриахметов; Вадим Викторович Кощеев; Евгений Юрьевич Утробин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью ПК "Ремэлектропромнефть"
Priority date: 2021-03-26
Filing date: 2021-03-26
Publication date: 2021-12-17

Abstract

Полезная модель относится к нефтепромысловому оборудованию, в частности к погружным диспергирующим устройствам, предназначенным для снижения вредного влияния попутного газа за счет образования однородной газожидкостной смеси, поступающей затем на вход насоса.Модуль диспергирующий для погружного центробежного насоса, состоящий из вала, связанного с приводом насоса, корпуса и диспергирующих ступеней осевого типа, диспергирующая ступень содержит закрепленную на валу втулку, на поверхности которой размещены выступы, расположенные вдоль втулки от ее торца на разном расстоянии.Технический результат - повышение степени однородности газожидкостной смеси на входе насоса. 2 ил.The utility model relates to oilfield equipment, in particular to submersible dispersing devices designed to reduce the harmful effects of associated gas due to the formation of a homogeneous gas-liquid mixture, which then enters the pump inlet. A dispersing module for a submersible centrifugal pump, consisting of a shaft connected to a pump drive, housing and dispersing stages of axial type, the dispersing stage contains a sleeve fixed on the shaft, on the surface of which protrusions are located along the sleeve from its end at different distances. The technical result is an increase in the degree of uniformity of the gas-liquid mixture at the pump inlet. 2 ill.

Description

Полезная модель относится к нефтепромысловому оборудованию, в частности к погружным диспергирующим устройствам, предназначенным, для снижения вредного влияния попутного газа (образование газовых пробок, срывы подачи насоса и т.д.) за счет образования однородной газожидкостной смеси, поступающей затем на вход насоса. Данные устройства применяются совместно с погружными насосами для добычи нефти.The utility model relates to oilfield equipment, in particular to submersible dispersing devices designed to reduce the harmful effect of associated gas (formation of gas plugs, disruption of pump delivery, etc.) due to the formation of a homogeneous gas-liquid mixture, which then enters the pump inlet. These devices are used in conjunction with submersible pumps for oil production.

Принцип работы модуля диспергирующего основан на измельчении пузырьков газа и перемешивания их с пластовой жидкостью, тем самым смесь из нефти, воды и газа становится однородной, что благоприятно воздействует на работу электроцентробежного насоса.The principle of operation of the dispersing module is based on grinding gas bubbles and mixing them with formation fluid, thereby the mixture of oil, water and gas becomes homogeneous, which favorably affects the operation of an electric centrifugal pump.

Известно использование газостабилизирующего модуля центробежного насоса для добычи нефти, который содержит последовательно расположенные на валу гелико-аксиальную секцию и лабиринтно-винтовую секцию, состоящую, по меньшей мере, из одной ступени, содержащей винтовой ротор, расположенный на валу, и цилиндрическую втулку-статор (патент RU №74976, F04D, 13/10, опубл. 20.07.2008, Бюл. №20). Недостатком данного устройства, при его работе, является низкая степень дисперсности газовой фазы, необходимой для эффективной работы погружного центробежного насоса, В описании к данному патенту представлен график, подтверждающий незначительную эффективность его работы при низком, до 25%, входном газосодержании.It is known to use a gas-stabilizing module of a centrifugal pump for oil production, which contains a helical-axial section and a labyrinth-screw section arranged in series on the shaft and a labyrinth-screw section, consisting of at least one stage containing a screw rotor located on the shaft and a cylindrical bushing-stator ( patent RU No. 74976, F04D, 13/10, publ. 20.07.2008, bull. No. 20). The disadvantage of this device, during its operation, is the low degree of dispersion of the gas phase, which is necessary for the effective operation of a submersible centrifugal pump.In the description of this patent, a graph is presented that confirms the insignificant efficiency of its operation at a low, up to 25%, inlet gas content.

Известен диспергатор для погружного центробежного электронасоса в котором 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 (патент RU №155267, F04D, 13/10, опубл. 27.09.2015, Бюл. №27). Недостатком данного диспергатора является низкая эффективность по созданию однородной газожидкостной смеси, ввиду того что колесо со сквозными отверстиями на лопастях для измельчения пузырьков газа, представлено в единственном числе, что не позволяет обеспечить стабильную работу насоса, при высоком входном газосодержании. К тому же отверстия на лопастях колеса будут иметь определенный диаметр, ограниченный возможностями существующих видов инструмента и технологий, соответственно размер дробления газовых включений будет так же ограничен, отсюда следует невозможность обеспечить более однородную смесь с минимальными размерами газовых включений.There is a known disperser for a submersible centrifugal electric pump in which the pressure head is made in the form of a multi-threaded screw, between the screw and the splitter on the shaft there is an impeller with through holes 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 splitter made in the form of a lattice fixedly installed in the head of the disperser (patent RU No. 155267, F04D, 13/10, publ. 09/27/2015, bull. No. 27). The disadvantage of this disperser is the low efficiency of creating a homogeneous gas-liquid mixture, due to the fact that the wheel with through holes on the blades for grinding gas bubbles is presented in the singular number, which does not allow for stable operation of the pump at a high input gas content. In addition, the holes on the blades of the wheel will have a certain diameter, limited by the capabilities of existing types of tools and technologies, respectively, the size of crushing of gas inclusions will also be limited, hence the impossibility of providing a more homogeneous mixture with minimal sizes of gas inclusions.

Известен модуль диспергирующий в виде диспергатора для погружного центробежного насоса, состоящем из вала, связанного с приводом насоса, корпуса и диспергирующих ступеней осевого типа, каждая диспергирующая ступень содержит установленное на валу рабочее колесо с открытыми радиальными рабочими лопатками и, закрепленный неподвижно на корпусе, направляющий аппарат с радиальными направляющими лопатками закрытыми со стороны корпуса (патент RU №61812, F04D, 13/10, опубл. 10.03.2007, Бюл. №7). Недостатком данного диспергатора является незначительное измельчение газовых включений рабочим колесом с лопатками, которое воздействуя на поток, меняет его вектор, что недостаточно гомогенизирует смесь.There is a known dispersing module in the form of a dispersant for a submersible centrifugal pump, consisting of a shaft connected to the pump drive, a housing and dispersing stages of an axial type, each dispersing stage contains an impeller mounted on the shaft with open radial rotor blades and fixed motionlessly on the housing, a guide device with radial guide vanes closed from the side of the body (patent RU No. 61812, F04D, 13/10, publ. 03/10/2007, bull. No. 7). The disadvantage of this disperser is the slight crushing of gas inclusions by the impeller with blades, which, acting on the flow, changes its vector, which does not sufficiently homogenize the mixture.

Указанный модуль диспергирующий в виде диспергатора для погружного центробежного насоса, по основным конструктивным элементам, назначению и достигаемому результату является наиболее близким предлагаемой полезной модели и принят за прототип.The specified dispersing module in the form of a dispersant for a submersible centrifugal pump, according to the main structural elements, purpose and the achieved result, is the closest to the proposed utility model and is taken as a prototype.

Перед полезной моделью была поставлена задача разработки эффективного, надежного, устройства для снижения вредного влияния попутного газа.The utility model was tasked with developing an efficient, reliable device for reducing the harmful effect of associated gas.

Техническим результатом является повышение степени однородности газожидкостной смеси на входе насоса.The technical result is to increase the degree of homogeneity of the gas-liquid mixture at the pump inlet.

Технический результат достигается за счет того, что в модуле диспергирующем для погружного центробежного насоса, состоящем из вала, связанного с приводом насоса, корпуса и диспергирующих ступеней осевого типа, диспергирующая ступень содержит закрепленную на валу втулку, на поверхности которой, размещены выступы от ее торца на разном расстоянии.The technical result is achieved due to the fact that in a dispersing module for a submersible centrifugal pump, consisting of a shaft connected to the pump drive, a housing and dispersing stages of an axial type, the dispersing stage contains a sleeve fixed to the shaft, on the surface of which there are protrusions from its end on different distances.

Выполнение на поверхности втулки выступов, позволяет создавать высокий градиент скоростей потока газожидкостной смеси, что приводит к уменьшению размеров газовых включений и увеличивает однородность смеси, а расположение выступов вдоль втулки от ее торца на разном расстоянии, позволяет эффективнее смешивать газ и жидкость, путем многократного разделения потока, тем самым увеличивая ее однородность.Execution of protrusions on the surface of the sleeve allows creating a high gradient of flow rates of the gas-liquid mixture, which leads to a decrease in the size of gas inclusions and increases the homogeneity of the mixture, and the location of the protrusions along the sleeve from its end at different distances allows more efficient mixing of gas and liquid by multiple separation of the flow thereby increasing its uniformity.

На фиг. 1 условно изображен модуль диспергирующий; на фиг. 2 условно изображено рабочее колесо диспергирующей ступени, в виде втулки с выступами, стрелками указано направление движения потока газожидкостной смеси.FIG. 1 schematically shows a dispersing module; in fig. 2 conventionally depicts the impeller of the dispersing stage, in the form of a sleeve with protrusions, arrows indicate the direction of movement of the flow of the gas-liquid mixture.

Модуль диспергирующий содержит цилиндрический корпус 1, основание 2, вращающийся вал 3 с рабочим колесом 4, аппарат направляющий 5, головку 6. Рабочее колесо 4 в виде втулки, на поверхности которой размещены выступы.The dispersing module contains a cylindrical body 1, a base 2, a rotating shaft 3 with an impeller 4, a guide device 5, a head 6. The impeller 4 is in the form of a sleeve, on the surface of which there are protrusions.

Модуль диспергирующий работает следующим образом. В составе установки электроцентробежного насоса (не показана) модуль диспергирующий опускают в скважину. После запуска электродвигателя и начала вращения вала 3 с рабочим колесом 4 из нефтяного пласта к модулю диспергирующему начинает поступать пластовая жидкость в виде газожидкостной смеси. Поток газожидкостной смеси через отверстия в основании 2 поступает в область вращающегося вала 3 с рабочим колесом 4, которое дробит и перемешивает газовые включения с жидкостью, за счет выступов, диспергируя смесь, при этом, рабочее колесо 4 создает повышение напора и перемещение потока, вдоль оси вала 3 к аппарату направляющему 5, где происходит рост статического давления смеси, в результате чего газовый включения дополнительно уменьшаются в размере. Далее процесс повторяется столько раз, сколько установлено диспергирующих ступеней. Газожидкостная смесь, пройдя все диспергирующие ступени, и имея однородную структуру, движется к головке 6, через отверстия в которой, направляется на вход первой насосной секции (не показана).The dispersing module works as follows. As part of the installation of an electric centrifugal pump (not shown), the dispersing module is lowered into the well. After starting the electric motor and starting the rotation of the shaft 3 with the impeller 4 from the oil reservoir to the dispersing module, formation fluid begins to flow in the form of a gas-liquid mixture. The flow of the gas-liquid mixture through the holes in the base 2 enters the area of the rotating shaft 3 with the impeller 4, which crushes and mixes the gas inclusions with the liquid, due to the protrusions, dispersing the mixture, while the impeller 4 creates an increase in the pressure and movement of the flow along the axis shaft 3 to the guide apparatus 5, where the static pressure of the mixture increases, as a result of which the gas inclusions are further reduced in size. Further, the process is repeated as many times as there are installed dispersing stages. The gas-liquid mixture, having passed all the dispersing stages, and having a homogeneous structure, moves to the head 6, through the holes in which, it is directed to the inlet of the first pump section (not shown).

За счет наличия выступов на поверхности втулки, при вращении рабочего колеса 4, происходить разрезание потока газожидкостной смеси, что благоприятнее влияет на создание ее однородности путем уменьшения газовых включений, в сравнении с известными конструкциями использующие рабочие колеса с лопастями, которые воздействуя на поток, меняют его вектор, что недостаточно гомогенизирует смесь.Due to the presence of protrusions on the surface of the sleeve, when the impeller 4 rotates, the flow of the gas-liquid mixture is cut, which more favorably affects the creation of its homogeneity by reducing gas inclusions, in comparison with known designs using impellers with blades, which, acting on the flow, change it vector that does not sufficiently homogenize the mixture.

Количество ступеней подбирается в зависимости от требуемого уровня однородности газожидкостной смеси, экспериментально получена высокая эффективность диспергации при количестве ступеней от 3 до 8 шт., что позволяет уменьшить длину всей электроцентробежной установки, при этом повышая эффективность ее работы при высоком газосодержании пластовой жидкости. Данный модуль диспергирующий обладает высокой надежностью в виду того, что рабочее колесо и аппарат направляющий не имеют поверхности контакта между собой, что полностью исключает вероятность заклинивания рабочего колеса на примере известных конструкций подобных электроцентробежным насосам.The number of stages is selected depending on the required level of homogeneity of the gas-liquid mixture, a high dispersion efficiency has been obtained experimentally with the number of stages from 3 to 8, which makes it possible to reduce the length of the entire electric centrifugal unit, while increasing its efficiency at a high gas content of the formation fluid. This dispersing module has high reliability due to the fact that the impeller and the guide device do not have a contact surface with each other, which completely excludes the possibility of impeller jamming, as exemplified by known designs like electric centrifugal pumps.

Предлагаемая полезная модель соответствует не только критерию «новизна», но и критерию «промышленная применимость», поскольку реализацию устройства можно осуществить с использованием известных материалов и технологических процессов.The proposed utility model meets not only the criterion of "novelty", but also the criterion of "industrial applicability", since the implementation of the device can be carried out using known materials and technological processes.

Claims

Dispersing module for a submersible centrifugal pump, consisting of a shaft connected to the pump drive, a housing and dispersing stages of an axial type, characterized in that the dispersing stage contains a sleeve fixed to the shaft, on the surface of which there are protrusions located along the sleeve from its end at different distances ...