RU2232301C1 - Погружная насосная установка - Google Patents
Погружная насосная установка Download PDFInfo
- Publication number
- RU2232301C1 RU2232301C1 RU2003111919/06A RU2003111919A RU2232301C1 RU 2232301 C1 RU2232301 C1 RU 2232301C1 RU 2003111919/06 A RU2003111919/06 A RU 2003111919/06A RU 2003111919 A RU2003111919 A RU 2003111919A RU 2232301 C1 RU2232301 C1 RU 2232301C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas separator
- gas
- installation according
- dispersant
- separation drum
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при добыче нефти из скважин с высоким газовым фактором. Установка содержит погружной электродвигатель с гидрозащитой, газосепаратор, диспергатор и погружной насос. Газосепаратор включает установленное на валу кавернообразующее лопастное колесо и сепарационный барабан с ребрами, при этом выходные кромки лопастей кавернообразующего колеса расположены на осевом расстоянии от входных кромок ребер сепарационного барабана, составляющем 0,05 до 0,25 наружного диаметра сепарационного барабана, а диспергатор выполнен в виде ступеней, содержащих статоры-втулки и роторы, расположенные внутри статоров втулок, причем на поверхностях сопряжения статоров-втулок и роторов выполнены выступы и впадины. Изобретение направлено на расширение функциональных возможностей и области применения путем интенсификации диспергирования газожидкостной смеси и уменьшения объемного содержания в ней свободного газа. 8 з. п. ф-лы, 9 ил.
Description
Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при добыче нефти из скважин с высоким газовым фактором.
Известна погружная насосная установка, содержащая газосепаратор и погружной насос (а.с. СССР №109579, 1954). Это устройство имеет низкую эффективность при откачке из скважин нефти с высоким газосодержанием.
Наиболее близкой к заявляемому изобретению является погружная насосная установка, содержащая погружной электродвигатель с гидрозащитой, газосепаратор, диспергатор и погружной насос (патент США №5628616, F 04 D 29/22, 1997). Известное устройство имеет низкие функциональные возможности и ограниченную область применения из-за малоэффективного диспергирования газожидкостной смеси лопастными колесами с отверстиями в верхнем диске и лопастях.
Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей и области применения путем интенсификации диспергирования газожидкостной смеси и уменьшения объемного содержания в ней свободного газа.
Расширение функциональных возможностей и области применения достигается тем, что в погружной насосной установке, содержащей погружной электродвигатель с гидрозащитой, газосепаратор, диспергатор и погружной насос, газосепаратор содержит установленные на валу кавернообразующее лопастное колесо и сепарационный барабан с ребрами, при этом выходные кромки лопастей кавернообразующего колеса расположены на осевом расстоянии от входных кромок ребер сепарационного барабана, составляющем от 0,05 до 0,25 наружного диаметра сепарационного барабана.
Диспергатор выполнен в виде ступеней, содержащих статоры-втулки и роторы, расположенные внутри статоров-втулок, причем на поверхностях сопряжения статоров-втулок и роторов выполнены выступы и впадины. В погружной насосной установке расширение функциональных возможностей и области применения достигается также тем, что выступы и впадины выполнены в виде нарезок. Число ступеней диспергатора предпочтительно составляет не менее двух, а нарезки выполнены в виде винтовых канавок, которые могут иметь полукруглую форму меридианного сечения. Число ребер сепарационного барабана может быть равно или кратно числу лопастей кавернообразующего колеса, а газосепаратор и ступени диспергатора могут составлять единый модуль, в котором роторы ступеней диспергатора установлены на валу газосепаратора, где также может быть установлена осевая подшипниковая опора, снабженная винтовым микронасосом и всасывающим отверстием для промывки и охлаждения. Входные отверстия газосепаратора могут быть снабжены защитными износостойкими втулками, а внутри корпуса газосепаратора напротив вращающихся элементов проточной части могут устанавливаться защитные износостойкие гильзы.
Указанные выше отличительные признаки изобретения позволяют существенно интенсифицировать диспергирование газа в смеси перед входом в погружной насос, что значительно снижает вредное влияние свободного газа на работу насоса и дает возможность успешно вести добычу нефти из скважин с высоким газовым фактором, в которых известные технические решения практически неработоспособны.
На фиг.1 представлена схема погружной насосной установки в скважине; на фиг.2 - схема газосепаратора с диспергатором; на фиг.3 - вариант выполнения газосепаратора; на фиг.4 - поперечный разрез газосепаратора в месте расположения сепарационного барабана; на фиг.5 - осевое расстояние от выходных кромок лопастей кавернообразующего колеса до входных кромок ребер сепарационного барабана; на фиг.6 -статор-втулка ступени диспергатора; на фиг.7 - ротор ступени диспергатора; на фиг.8 - распределение пузырьков газа по размерам на входе в газосепаратор (а), на входе в диспергатор (б) и на входе в погружной насос (в); на фиг.9 - области эффективного применения прототипа и предлагаемого технического решения.
Погружная насосная установка (см. фиг.1) для эксплуатации скважины 1, пробуренной на пласт 2, содержит погружной электродвигатель 3 с гидрозащитой 4, газосепаратор 5, диспергатор 6 и погружной насос 7. Установка спущена в скважину 1 на насосно-компрессорных трубах 8. Электроэнергия к погружному электродвигателю 3 передается по кабелю 9. Между насосно-компрессорными трубами 8 и эксплуатационной колонной скважины 1 образовано затрубное пространство 10.
Газосепаратор 5 (см. фиг.2, 3, 4) содержит установленные на валу 11 кавернообразующее лопастное колесо 12 и сепарационный барабан 13 с ребрами 14. Выходные кромки 15 лопастей 16 кавернообразующего колеса 12 расположены при этом (см. фиг.5) на расстоянии L от входных кромок 17 ребер 14 сепарационного барабана 13, которое составляет от 0,05 до 0,25 наружного диаметра D сепарационного барабана 13.
Газосепаратор 5 содержит также шнек 18, радиальный подшипник 19, узел отвода 20 и входные отверстия 21.
В варианте газосепаратора 5 (см. фиг.3) радиальный подшипник 19 может не устанавливаться.
В одном из вариантов выполнения газосепаратор 5 содержит также установленную на валу 11 осевую подшипниковую опору 22, снабженную винтовым микронасосом 23 и всасывающим отверстием 24. В других вариантах выполнения входные отверстия 21 газосепаратора 5 снабжены защитными износостойкими втулками 25 и внутри корпуса газосепаратора 5 напротив вращающихся элементов проточной части (шнека 18, кавернообразующего колеса 12 и сепарационного барабана 13) установлены защитные износостойкие гильзы 26 и 27.
Диспергатор 6 состоит (см. фиг.2) из ступеней 28, содержащих статоры-втулки 29 и роторы 30, расположенные внутри статоров-втулок 29.
На поверхностях сопряжения статоров-втулок 29 и роторов 30 имеются выступы и впадины, которые в вариантах установки могут быть выполнены в виде нарезок, а нарезки - в форме винтовых канавок 31 и 32, которые могут иметь полукруглую форму меридианного сечения (см. фиг.6 и 7). В варианте выполнения установки число ступеней 28 диспергатора 6 составляет не менее двух.
В других вариантах установки число ребер 14 сепарационного барабана 13 равно или кратно числу лопастей 16 кавернообразующего колеса 12, а газосепаратор 5 и ступени 28 диспергатора 6 составляют единый модуль, в котором роторы 30 ступеней 28 диспергатора 6 установлены на валу 11 газосепаратора 5.
Погружная насосная установка для эксплуатации скважины работает следующим образом.
Погружной электродвигатель 3, электроэнергия к которому подводится по кабелю 9, приводит во вращение погружной насос 7 с газосепаратором 5 и диспергатором 6. Погружная насосная установка откачивает из пласта 2 смесь нефти, газа и воды в скважину 1. По мере подъема продукции пласта 2 по стволу скважины 1 давление в потоке падает, и попутный газ выделяется из нефти. При этом также увеличивается объемная доля газа в смеси. Газожидкостная смесь, поступающая из скважины, имеет в своем составе пузырьки газа различных размеров. Распределение пузырьков газа в смеси перед входом в газосепаратор 5 показано на фиг.8, кривая “а” (по оси абсцисс отложен диаметр d пузырька, по оси ординат - процентное содержание пузырьков данного диаметра в смеси).
Газожидкостная смесь из скважины 1 поступает во входные отверстия 21 газосепаратора 5 и далее - в шнек 18. При прохождении через шнек 18 повышается давление газожидкостной смеси, которая направляется затем в кавернообразующее колесо 12. Благодаря тому, что выходные кромки 15 лопастей 16 кавернообразующего колеса 12 находятся на осевом расстоянии L от входных кромок 17 ребер 14 сепарационного барабана 13, составляющем от 0,05 до 0,25 наружного диаметра D сепарационного барабана 13, за лопастями 16 кавернообразующего колеса 12 и ребрами 14 сепарационного барабана 13 происходит укрупнение части пузырьков газа, имеющих наибольшие размеры, в газовые суперкаверны. В дальнейшем эти укрупненные газовые включения отделяются от жидкости в сепарационном барабане 13 и отводятся в затрубное пространство 10 скважины 1 через узел отвода 20 газосепаратора 5. Наилучший эффект при этом достигается, если число ребер 14 сепарационного барабана 13 равно или кратно числу лопастей 16 кавернообразующего колеса 12. На вход в диспергатор 6 поступает смесь с меньшим газосодержанием и оставшимися в ней пузырьками газа меньшего среднего размера, чем в смеси на входе в газосепаратор 5 (см. фиг.8, кривая “б”).
При прохождении через ступени 28 диспергатора 6 газожидкостная смесь подвергается интенсивному измельчению. Наиболее эффективное дробление имеет место в том случае, когда число ступеней 28 диспергатора 6 составляет не менее двух, а выступы и впадины на поверхностях сопряжения статоров-втулок 29 и роторов 30 выполнены в виде нарезок.
Если же нарезки выполнены в виде винтовых канавок 31 и 32, имеющих полукруглую форму меридианного сечения, то одновременно с интенсивным дроблением пузырьков газа повышается давление в газожидкостной смеси, что приводит к еще более сильному уменьшению размеров пузырьков газа, а также к существенному снижению объемного содержания свободного газа в смеси.
Распределение пузырьков газа в смеси по размерам на входе в погружной насос 7 после прохождения диспергатора 6 показано на фиг.8, кривая “в”.
Далее мелкодисперсная смесь идет в погружной насос 7, который, не испытывая при этом вредного влияния газа, нагнетает ее по насосно-компрессорным трубам 8 на поверхность.
Конструктивное выполнение газосепаратора 5 и диспергатора 6 в виде единого модуля, в котором роторы 30 ступеней 28 диспергатора 6 установлены на валу 11 газосепаратора 5, позволяет упростить конструкцию и повысить надежность погружной насосной установки за счет сокращения числа фланцевых соединений.
В варианте установки на валу имеется осевая подшипниковая опора 22 для восприятия осевой силы. При работе устройства винтовой микронасос 23 забирает через отверстие 24 и прокачивает жидкость через пару трения осевой подшипниковой опоры 22, промывая и охлаждая ее, а также предотвращая ее засорение и износ твердыми частицами, содержащимися в скважинной продукции. В других вариантах устройства снабжение входных отверстий 21 газосепаратора 5 защитными износостойкими втулками 25 и установка внутри корпуса газосепаратора 5 напротив вращающихся элементов проточной части защитных износостойких гильз 26 и 27 продлевает ресурс погружной насосной установки при наличии значительного количества твердых частиц в откачиваемой продукции.
На фиг.9 представлены области эффективного применения прототипа и предлагаемого технического решения, полученные экспериментально путем сравнительных стендовых исследований на смеси “вода - ПАВ - газ”. В качестве пенообразующего ПАВ использовали дисолван 4411, объемная концентрация которого в жидкости составляла 0,05%. Смесь готовили с помощью эжектора. Такая смесь обеспечивает моделирование самых жестких условий нефтяных скважин. По оси абсцисс на фиг.9 отложена подача жидкости QЖ, по оси ординат - максимально допустимое объемное содержание свободного газа в смеси βвх на входе в погружной насосный агрегат, при котором обеспечивается эффективная эксплуатация. На стенде исследовали прототип и предлагаемое изобретение, выполненные в габарите 5 (наружные диаметры погружного насоса, сепаратора и диспергатора составляли 92 мм). Экспериментальные исследования показали, что предложенное изобретение имеет более широкую область применения и лучшие функциональные возможности по сравнению с прототипом.
Таким образом, предложенное техническое решение позволяет значительно снизить объемное содержание свободного газа и уменьшить размеры его пузырьков в газожидкостной смеси, поступающей на вход погружного насоса.
Этим достигается эффективная защита от вредного влияния свободного газа на работу погружного оборудования в скважинах с высоким газовым фактором, что существенно расширяет область применения и функциональные возможности насосной добычи нефти по сравнению с известными изобретениями.
Claims (9)
1. Погружная насосная установка, содержащая погружной электродвигатель с гидрозащитой, газосепаратор, диспергатор и погружной насос, отличающаяся тем, что газосепаратор содержит установленные на валу кавернообразующее колесо и сепарационный барабан с ребрами, при этом выходные кромки лопастей кавернообразующего колеса расположены на осевом расстоянии от входных кромок ребер сепарационного барабана, составляющем от 0,05 до 0,25 наружного диаметра сепарационного барабана, а диспергатор выполнен в виде ступеней, содержащих статоры-втулки и роторы, расположенные внутри статоров-втулок, причем на поверхностях сопряжения статоров-втулок и роторов выполнены выступы и впадины.
2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что выступы и впадины выполнены в виде нарезок.
3. Установка по п.2, отличающаяся тем, что число ступеней диспергатора составляет не менее двух, а нарезки выполнены в виде винтовых канавок.
4. Установка по п.3, отличающаяся тем, что винтовые канавки имеют полукруглую форму меридианного сечения.
5. Установка по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что число ребер сепарационного барабана равно или кратно числу лопастей кавернообразующего колеса.
6. Установка по любому из пп.1-5, отличающаяся тем, что газосепаратор и ступени диспергатора составляют единый модуль, в котором роторы ступеней диспергатора установлены на валу газосепаратора.
7. Установка по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что на валу газосепаратора установлена осевая подшипниковая опора, снабженная винтовым микронасосом и всасывающим отверстием для промывки и охлаждения.
8. Установка по любому из пп.1-7, отличающаяся тем, что входные отверстия газосепаратора снабжены защитными износостойкими втулками.
9. Установка по любому из пп.1-8, отличающаяся тем, что внутри корпуса газосепаратора напротив вращающихся элементов проточной части установлены защитные износостойкие гильзы.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003111919/06A RU2232301C1 (ru) | 2003-04-24 | 2003-04-24 | Погружная насосная установка |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003111919/06A RU2232301C1 (ru) | 2003-04-24 | 2003-04-24 | Погружная насосная установка |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2232301C1 true RU2232301C1 (ru) | 2004-07-10 |
RU2003111919A RU2003111919A (ru) | 2004-10-27 |
Family
ID=33414356
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003111919/06A RU2232301C1 (ru) | 2003-04-24 | 2003-04-24 | Погружная насосная установка |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2232301C1 (ru) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2484307C1 (ru) * | 2011-12-23 | 2013-06-10 | Геннадий Михайлович Моргунов | Погружная насосная установка |
RU2508474C1 (ru) * | 2012-09-13 | 2014-02-27 | Закрытое акционерное общество "РИМЕРА" | Диспергирующая ступень погружного многоступенчатого центробежного насоса |
RU2523943C1 (ru) * | 2012-12-27 | 2014-07-27 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский государственный университет нефти и газа имени И.М. Губкина" | Газосепаратор-диспергатор погружного насоса для добычи нефти |
RU2563406C2 (ru) * | 2010-08-31 | 2015-09-20 | Нуово Пиньоне С.п.А. | Турбоустановка для сообщения энергии многофазной текучей среде (варианты) и способ сообщения энергии многофазной текучей среде |
CN107355209A (zh) * | 2017-08-04 | 2017-11-17 | 贺胜堂 | 自转防砂油气分离器 |
RU187737U1 (ru) * | 2018-11-22 | 2019-03-15 | Общество с ограниченной ответственностью "Русская электротехническая компания" | Газосепаратор-диспергатор для погружного центробежного электронасоса |
RU203404U1 (ru) * | 2020-11-23 | 2021-04-02 | Общество с ограниченной ответственностью «АЛНАС» | Погружная установка с лопастным насосом и газосепаратором для добычи пластовой жидкости с высоким содержанием газа и механических примесей |
RU207700U1 (ru) * | 2021-05-17 | 2021-11-11 | Общество с ограниченной ответственностью "Пермэнергокомплект" | Газосепаратор-диспергатор погружного насоса для добычи нефти |
-
2003
- 2003-04-24 RU RU2003111919/06A patent/RU2232301C1/ru active
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2563406C2 (ru) * | 2010-08-31 | 2015-09-20 | Нуово Пиньоне С.п.А. | Турбоустановка для сообщения энергии многофазной текучей среде (варианты) и способ сообщения энергии многофазной текучей среде |
US9458863B2 (en) | 2010-08-31 | 2016-10-04 | Nuovo Pignone S.P.A. | Turbomachine with mixed-flow stage and method |
RU2484307C1 (ru) * | 2011-12-23 | 2013-06-10 | Геннадий Михайлович Моргунов | Погружная насосная установка |
RU2508474C1 (ru) * | 2012-09-13 | 2014-02-27 | Закрытое акционерное общество "РИМЕРА" | Диспергирующая ступень погружного многоступенчатого центробежного насоса |
RU2523943C1 (ru) * | 2012-12-27 | 2014-07-27 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский государственный университет нефти и газа имени И.М. Губкина" | Газосепаратор-диспергатор погружного насоса для добычи нефти |
CN107355209A (zh) * | 2017-08-04 | 2017-11-17 | 贺胜堂 | 自转防砂油气分离器 |
RU187737U1 (ru) * | 2018-11-22 | 2019-03-15 | Общество с ограниченной ответственностью "Русская электротехническая компания" | Газосепаратор-диспергатор для погружного центробежного электронасоса |
RU203404U1 (ru) * | 2020-11-23 | 2021-04-02 | Общество с ограниченной ответственностью «АЛНАС» | Погружная установка с лопастным насосом и газосепаратором для добычи пластовой жидкости с высоким содержанием газа и механических примесей |
RU207700U1 (ru) * | 2021-05-17 | 2021-11-11 | Общество с ограниченной ответственностью "Пермэнергокомплект" | Газосепаратор-диспергатор погружного насоса для добычи нефти |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2639428C (en) | Gas separator within esp shroud | |
US6361272B1 (en) | Centrifugal submersible pump | |
US9388679B2 (en) | Downhole gas and liquid separation | |
US8424597B2 (en) | Downhole gas and liquid separation | |
RU2232301C1 (ru) | Погружная насосная установка | |
RU2503808C2 (ru) | Газосепаратор скважинного погружного насоса | |
RU187737U1 (ru) | Газосепаратор-диспергатор для погружного центробежного электронасоса | |
CA2382739C (en) | Pressurized bearing system for submersible motor | |
RU2691221C1 (ru) | Способ сепарации газа погружного электроцентробежного насоса с погружным электродвигателем в кожухе | |
RU2241858C1 (ru) | Погружная насосная система | |
RU2003111919A (ru) | Погружная насосная установка | |
CA2775841C (en) | Downhole gas and liquid separation | |
RU2732319C1 (ru) | Способ сепарации газа, совмещенный с охлаждением погружного электродвигателя | |
CN101403387A (zh) | 螺旋轴流式多相泵增压单元 | |
RU2286449C2 (ru) | Газосепаратор погружного центробежного насоса | |
RU2362910C1 (ru) | Центробежно-вихревая ступень | |
RU2827420C1 (ru) | Способ добычи пластовой жидкости с повышенным содержанием газа и абразивных частиц и погружная установка с мультивихревым газосепаратором для его осуществления | |
CN116940746A (zh) | 具有改进的两相分离的螺旋毂 | |
RU2310771C1 (ru) | Способ откачки пластовой жидкости из скважин и погружная насосная установка для его осуществления | |
RU70324U1 (ru) | Высокооборотный погружной мультифазный насос | |
RU2027912C1 (ru) | Способ откачивания жидкости скважинным насосом и газосепаратор скважинного центробежного насоса | |
RU2292454C1 (ru) | Скважинный газовый сепаратор с подшипниковой опорой | |
RU207700U1 (ru) | Газосепаратор-диспергатор погружного насоса для добычи нефти | |
RU2232302C1 (ru) | Способ откачки газожидкостной смеси из скважины и погружная насосная установка для его осуществления | |
CA2389406C (en) | Centrifugal submersible pump |