RU2232302C1 - Method of pumping-out gas-and-liquid mixture from well and submersible pumping unit for realization of this method - Google Patents

Method of pumping-out gas-and-liquid mixture from well and submersible pumping unit for realization of this method Download PDF

Info

Publication number
RU2232302C1
RU2232302C1 RU2003111947/06A RU2003111947A RU2232302C1 RU 2232302 C1 RU2232302 C1 RU 2232302C1 RU 2003111947/06 A RU2003111947/06 A RU 2003111947/06A RU 2003111947 A RU2003111947 A RU 2003111947A RU 2232302 C1 RU2232302 C1 RU 2232302C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas
forming
blades
separation drum
ribs
Prior art date
Application number
RU2003111947/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003111947A (en
Inventor
А.Н. Дроздов (RU)
А.Н. Дроздов
Ш.Р. Агеев (RU)
Ш.Р. Агеев
А.В. Деньгаев (RU)
А.В. Деньгаев
Г.Г. Иванов (RU)
Г.Г. Иванов
Е.Ю. Дружинин (RU)
Е.Ю. Дружинин
Н.С. Карелина (RU)
Н.С. Карелина
вска М.И. Бел (RU)
М.И. Белявская
О.М. Перельман (RU)
О.М. Перельман
А.И. Рабинович (RU)
А.И. Рабинович
сцын И.П. Тр (RU)
И.П. Трясцын
Д.Н. Мартюшев (RU)
Д.Н. Мартюшев
П.Б. Куприн (RU)
П.Б. Куприн
М.Ю. Мельников (RU)
М.Ю. Мельников
Г.Л. Дорогокупец (RU)
Г.Л. Дорогокупец
О.Е. Иванов (RU)
О.Е. Иванов
В.Н. Маслов (RU)
В.Н. Маслов
В.С. Вербицкий (RU)
В.С. Вербицкий
Original Assignee
Дроздов Александр Николаевич
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Дроздов Александр Николаевич filed Critical Дроздов Александр Николаевич
Priority to RU2003111947/06A priority Critical patent/RU2232302C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2232302C1 publication Critical patent/RU2232302C1/en
Publication of RU2003111947A publication Critical patent/RU2003111947A/en

Links

Images

Landscapes

  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

FIELD: production of oil with associated petroleum gas.
SUBSTANCE: proposed method includes delivery of liquid-and-gas mixture to gas separator, increasing it head and twisting the flow, forced amalgamation of bubbles of free gas by forming gas super0caverns with the aid of bladed cavern forming wheel, separating the mixture in centrifugal force field created by revolving separating drum provided with fins, discharge of separated gas to annulus space and delivery of separated liquid to surface by means of submersible pump. Gas super-caverns are formed by break-off flow of bladed cavern-forming wheel at angles of attack of 25 to 40 deg. including forming of additional gas caverns behind fins of separating drum. Forming of gas caverns is intensified due to respective position of blades of bladed cavern-forming wheel relative to fins of revolving drum. Incidence angle of leading edge of blades of cavern-forming wheel ranges from 26 to 60 deg. and incidence angle of trailing edge ranges from 65 to 90 deg. Trailing edges of bladed of cavern-forming wheel are radially shifted relative to fins of revolving drum.
EFFECT: enhanced efficiency and extended field of application.
4 cl, 9 dwg

Description

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при добыче нефти с попутным газом из скважин.The invention relates to the oil industry and can be used in the extraction of oil with associated gas from wells.

Известен способ разделения скважинной газожидкостной смеси, включающий подвод газожидкостной смеси в газосепаратор, повышение ее напора и закручивание потока, разделение смеси в поле центробежных сил вращающимся сепарационным барабаном с ребрами и отвод отсепарированного газа в затрубное пространство, и газосепаратор для его осуществления, содержащий шнек, направляющие лопатки, сепарационный барабан с ребрами и узел отвода (патент США №5207810, В 01 D 45/00, 1993). Известные способ и устройство имеют низкую эффективность вследствие недостаточно полной сепарации мелкодисперсной скважинной газожидкостной смеси.A known method of separating a borehole gas-liquid mixture, comprising supplying a gas-liquid mixture to a gas separator, increasing its pressure and swirling the flow, separating the mixture in a centrifugal force field with a rotating separation drum with ribs and removing the separated gas into the annulus, and a gas separator for its implementation, containing a screw, guides blades, a separation drum with ribs and a tap assembly (US patent No. 5207810, B 01 D 45/00, 1993). The known method and device have low efficiency due to insufficiently complete separation of the finely dispersed downhole gas-liquid mixture.

Наиболее близкими к заявляемому изобретению являются способ откачки газожидкостной смеси из скважины, включающий подвод газожидкостной смеси в газосепаратор, повышение ее напора и закручивание потока, принудительное укрупнение пузырьков свободного газа путем создания газовых суперкаверн кавернообразующим лопастным колесом, разделение смеси в поле центробежных сил вращающимся сепарационным барабаном с ребрами, отвод отсепарированного газа в затрубное пространство и отсепарированной жидкости на прием погружного насоса, и погружная насосная установка для его осуществления, включающая погружной электродвигатель с гидрозащитой, погружной насос и газосепаратор, содержащий размещенные в корпусе последовательно по ходу потока шнек, кавернообразующее лопастное колесо, сепарационный барабан с ребрами, узел отвода отсепарированного газа в затрубное пространство и отсепарированной жидкости на приеме погружного насоса (патент РФ №2027912, F 04 D 13/10, Е 21 В 43/38, 1991).Closest to the claimed invention are a method of pumping a gas-liquid mixture from a well, comprising supplying a gas-liquid mixture to a gas separator, increasing its pressure and swirling the flow, forcing the free gas bubbles to enlarge by creating gas supercavities with a cavernous impeller, separating the mixture in a centrifugal force field with a rotating separation drum with ribs, the removal of the separated gas into the annulus and the separated fluid to receive a submersible pump, and immersed a pump installation for its implementation, including a submersible motor with hydraulic protection, a submersible pump and a gas separator, comprising a screw, a cavity-forming impeller, a separation drum with ribs, a unit for removing the separated gas into the annulus, and a separated liquid at the reception of the submersible pump (RF patent No. 2027912, F 04 D 13/10, E 21 B 43/38, 1991).

Известные способ и устройство имеют низкую эффективность и ограниченную область применения вследствие несогласованности работы кавернообразующего колеса и сепарационного барабана, что приводит к гашению каверн ребрами сепарационного барабана, а также вследствие нерационального распределения потоков в узле отвода.The known method and device have low efficiency and limited scope due to inconsistencies in the operation of the cavity-forming wheel and the separation drum, which leads to the extinction of caverns by the ribs of the separation drum, as well as due to the irrational distribution of flows in the outlet unit.

Задачей изобретения является повышение эффективности и расширение области применения насосной откачки газожидкостной смеси из скважин путем интенсивного формирования газовых суперкаверн при отрывном обтекании лопастей кавернообразующего колеса с определенными углами атаки, создания дополнительных газовых суперкаверн за ребрами сепарационного барабана и оптимизации разделения потоков в узле отвода.The objective of the invention is to increase the efficiency and expansion of the scope of pumping gas-liquid mixtures from wells by intensively generating gas supercavities with tear-off flow around the blades of the cavity-forming wheel with certain angles of attack, creating additional gas supercavities behind the ribs of the separation drum and optimizing the separation of flows in the outlet unit.

Повышение эффективности и расширение области применения в способе откачки газожидкостной смеси из скважины достигается тем, что в способе откачки газожидкостной смеси из скважины, включающем подвод газожидкостной смеси в газосепаратор, повышение ее напора и закручивание потока, принудительное укрупнение пузырьков газа путем создания газовых суперкаверн кавернообразующим лопастным колесом, разделение смеси в поле центробежных сил вращающимся сепарационным барабаном с ребрами, отвод отсепарированного газа в затрубное пространство и нагнетание отсепарированной жидкости погружным насосом на поверхность, согласно изобретению суперкаверны создают путем отрывного обтекания лопастей кавернообразующего колеса при углах атаки от 25 до 40°, формируя при этом дополнительные газовые суперкаверны за ребрами сепарационного барабана, причем формирование дополнительных газовых суперкаверн интенсифицируют за счет соответствующего расположения лопастей кавернообразующего колеса по отношению к ребрам сепарационного барабана, а именно за счет выполнения угла установки входной кромки лопастей кавернообразующего колеса в диапазоне от 26 до 60°, угла установки выходной кромки лопастей кавернообразующего колеса в диапазоне от 65 до 90° и радиального смещения выходных кромок лопастей кавернообразующего колеса относительно ребер сепарационного барабана на угол α, находящийся в диапазонеImproving the efficiency and expanding the scope in the method of pumping a gas-liquid mixture from a well is achieved in that in a method of pumping a gas-liquid mixture from a well, including supplying a gas-liquid mixture to a gas separator, increasing its pressure and swirling the flow, forcing gas bubbles to enlarge by creating gas supercavities with a cavernous impeller wheel , separation of the mixture in the field of centrifugal forces by a rotating separation drum with ribs, removal of the separated gas into the annulus the injection of the separated liquid by the submersible pump to the surface, according to the invention, supercavities are created by tearing off the blades of the cavity-forming wheel at angles of attack of 25 to 40 °, while forming additional gas supercavities behind the edges of the separation drum, and the formation of additional gas supercavities is intensified due to the corresponding arrangement of the cavity-forming vanes wheels in relation to the ribs of the separation drum, namely due to the installation angle of the input the edge of the blades of the cavity of the cavity in the range from 26 to 60 °, the angle of installation of the output edge of the blades of the cavity of the wheel in the range of 65 to 90 ° and the radial offset of the output edges of the blades of the cavity of the wheel relative to the ribs of the separation drum by an angle α in the range

Figure 00000002
Figure 00000002

где n - число ребер сепарационного барабана,where n is the number of ribs of the separation drum,

α - угол смещения в градусах.α is the angle of displacement in degrees.

Повышение эффективности и расширение области применения в погружной насосной установке достигается тем, что в погружной насосной установке, включающей погружной электродвигатель с гидрозащитой, погружной насос и газосепаратор, содержащий размещенные в корпусе последовательно по ходу потока шнек, кавернообразующее лопастное колесо, сепарационный барабан с ребрами, узел отвода отсепарированного газа в затрубное пространство и отсепарированной жидкости на прием погружного насоса, угол установки входной кромки лопастей кавернообразующего колеса составляет от 26 до 60°, угол установки выходной кромки лопастей кавернообразующего колеса составляет от 65 до 90°, при этом выходные кромки лопастей кавернообразующего колеса радиально смещены относительно ребер сепарационного барабана на угол α, находящийся в диапазонеIncreasing the efficiency and expanding the scope of application in a submersible pump installation is achieved by the fact that in a submersible pump installation, including a submersible motor with hydraulic protection, a submersible pump and a gas separator containing a screw, a cavity-forming impeller, a separation drum with ribs, a knot placed in the housing in series with the flow, the separation of the separated gas into the annulus and the separated fluid to receive a submersible pump, the angle of installation of the input edge of the blades cavernous Wheel present is from 26 to 60 °, angle of the output edges kavernoobrazuyuschego impeller blades is from 65 to 90 °, wherein the output edge blades kavernoobrazuyuschego wheel radially displaced relative to edges of the separation drum at the angle α, which is in the range

Figure 00000003
Figure 00000003

где n - число ребер сепарационного барабана,where n is the number of ribs of the separation drum,

α - угол смещения в градусах,α is the angle of displacement in degrees,

причем соотношение площадей для прохода газа и жидкости в начальном сечении узла отвода составляет 0,6-0,9. В варианте выполнения установки сепарационный барабан имеет открытые радиальные ребра, при этом отношение длины сепарационного барабана к его диаметру находится в диапазоне 2,3-3,2. В другом варианте выполнения установки выход шнека напрямую связан с кавернообразующим лопастным колесом.moreover, the ratio of the areas for the passage of gas and liquid in the initial section of the outlet is 0.6-0.9. In an embodiment of the installation, the separation drum has open radial ribs, while the ratio of the length of the separation drum to its diameter is in the range of 2.3-3.2. In another embodiment of the installation, the screw exit is directly connected to the cover-forming impeller.

Указанные выше отличительные признаки изобретения позволяют повысить степень отделения свободного газа от жидкости на приеме погружного насоса. Это дает возможность повысить эффективность откачки газожидкостной смеси из скважины за счет устранения вредного влияния свободного газа на работу погружного насоса. Кроме того, при этом существенно расширяется область применения способа откачки газожидкостной смеси и погружной насосной установки, т. к. появляется возможность успешно вести добычу нефти с повышенным содержанием свободного газа из скважин с осложненными условиями эксплуатации, где применение известных технических решений не позволяет добиться устойчивой, без срывов подачи, работы скважин.The above distinguishing features of the invention can improve the degree of separation of free gas from liquid at the intake of a submersible pump. This makes it possible to increase the efficiency of pumping a gas-liquid mixture from the well by eliminating the harmful effects of free gas on the operation of a submersible pump. In addition, this significantly expands the scope of application of the method for pumping a gas-liquid mixture and a submersible pump installation, since it becomes possible to successfully produce oil with a high content of free gas from wells with complicated operating conditions, where the use of known technical solutions does not allow to achieve a stable without interruptions in supply, well operation.

На фиг.1 представлена схема погружной насосной установки в скважине, на фиг.2 - схема газосепаратора погружного насоса, на фиг.3 - вариант выполнения газосепаратора, на фиг.4 - кавернообразующее колесо, на фиг.5 - расположение выходных кромок лопастей кавернообразующего колеса по отношению к ребрам сепарационного барабана, на фиг.6 - начальное сечение узла отвода, на фиг.7 - схема образования суперкаверн за лопастями кавернообразующего колеса и дополнительных суперкаверн за ребрами сепарационного барабана, на фиг.8 и 9 - области эффективного применения прототипа и предлагаемого технического решения.Figure 1 presents a diagram of a submersible pump installation in the well, figure 2 is a diagram of a gas separator of a submersible pump, figure 3 is an embodiment of a gas separator, figure 4 is a cavity-forming wheel, figure 5 is the location of the output edges of the blades of a cavity-forming wheel in relation to the ribs of the separation drum, in Fig.6 is the initial section of the outlet assembly, in Fig.7 is a diagram of the formation of supercavities behind the blades of the cavity-forming wheels and additional supercavities behind the ribs of the separation drum, in Fig.8 and 9 are the areas of effective The prototype and the proposed technical solution.

Погружная насосная установка (см. фиг.1) содержит размещенный в скважине 1, пробуренной на нефтяной пласт 2, погружной насос 3 с газосепаратором 4, которые приводятся в действие погружным электродвигателем 5 с гидрозащитой (позицией не обозначена). Энергия к электродвигателю 5 подводится по кабелю 6. Насос 3 спущен в скважину 1 на насосно-компрессорных трубах 7. Между эксплуатационной колонной скважины 1 и насосно-компрессорными трубами 7 образовано затрубное пространство 8.The submersible pump installation (see FIG. 1) comprises a submersible pump 3 with a gas separator 4 located in a well 1 drilled on an oil reservoir 2, which are driven by a submersible electric motor 5 with hydroprotection (not indicated by). Energy is supplied to the electric motor 5 via cable 6. The pump 3 is lowered into the well 1 at the tubing 7. An annular space 8 is formed between the production casing of the well 1 and the tubing 7.

Газосепаратор 4 (см. фиг.2) содержит корпус 9, в котором размещены шнек 10, осевой подшипник 11, кавернообразующее лопастное колесо 12, сепарационный барабан 13 с ребрами 14, узел отвода 15 отсепарированного газа в затрубное пространство 8 и отсепарированной жидкости на прием погружного насоса 3. Газосепаратор 4 содержит также вал 16 для привода в действие вращающихся элементов проточной части - шнека 10, кавернообразующего лопастного колеса 12 и сепарационного барабана 13. Нижняя часть узла отвода 15 снабжена рассекателем 17.The gas separator 4 (see Fig. 2) contains a housing 9, in which a screw 10, an axial bearing 11, a cover-forming impeller 12, a separation drum 13 with ribs 14, an outlet for separating 15 separated gas into the annular space 8 and separated liquid are received for receiving submersible pump 3. The gas separator 4 also includes a shaft 16 for actuating the rotating elements of the flow part - a screw 10, a cavity-forming impeller 12 and a separation drum 13. The lower part of the outlet 15 is equipped with a divider 17.

В варианте выполнения газосепаратора 4 (см. фиг.3) выход шнека 10 напрямую, без осевого подшипника 11, связан с кавернообразующим лопастным колесом 12.In an embodiment of the gas separator 4 (see FIG. 3), the output of the screw 10 is directly, without an axial bearing 11, connected to a cover-forming impeller 12.

Угол β1 установки входной кромки 18 лопастей 19 кавернообразующего колеса 12 (см. фиг.4) составляет от 26 до 60°. Угол β2 установки выходной кромки 20 лопастей 19 кавернообразующего колеса 12 составляет от 65 до 90°, при этом выходные кромки 20 лопастей 19 кавернообразующего колеса 12 радиально смещены (см. фиг.5) относительно ребер 14 сепарационного барабана 13 на угол α в соответствии с выражением (1).The installation angle β 1 of the input edge 18 of the blades 19 of the caverning wheel 12 (see figure 4) is from 26 to 60 °. The installation angle β 2 of the outlet edge 20 of the blades 19 of the cavernous wheel 12 is from 65 to 90 °, while the output edges 20 of the blades 19 of the cavernous wheel 12 are radially offset (see FIG. 5) relative to the ribs 14 of the separation drum 13 by an angle α in accordance with expression (1).

Соотношение площадей для прохода газа f1 и для прохода жидкости f2 (см. фиг.6) в начальном сечении узла отвода 15, где установлен рассекатель 17, составляет 0,6-0,9.The ratio of the areas for the passage of gas f 1 and for the passage of liquid f 2 (see Fig.6) in the initial section of the outlet 15, where the divider 17 is installed, is 0.6-0.9.

Угол атаки γ (см. фиг.7) между входными кромками 18 лопастей 19 кавернообразующего колеса 12 и направлением потока 21 составляет от 25 до 40°. При этом в отрывной зоне обтекания лопастей 19 создаются газовые суперкаверны 22. Дополнительные газовые суперкаверны 23 формируются за ребрами 14 сепарационного барабана 13.The angle of attack γ (see Fig. 7) between the input edges 18 of the blades 19 of the caverning wheel 12 and the direction of flow 21 is from 25 to 40 °. At the same time, gas supercavities 22 are created in the separation zone around the blades 19. Additional gas supercavities 23 are formed behind the ribs 14 of the separation drum 13.

В одном из вариантов выполнения газосепаратора 4 сепарационный барабан 13 имеет открытые радиальные ребра 14, при этом отношение длины сепарационного барабана 13 к его диаметру находится в диапазоне 2,3-3,2.In one embodiment of the gas separator 4, the separation drum 13 has open radial ribs 14, while the ratio of the length of the separation drum 13 to its diameter is in the range of 2.3-3.2.

Способ откачки газожидкостной смеси погружным насосом скважины согласно настоящему изобретению осуществляется следующим образом.The method of pumping a gas-liquid mixture by a submersible well pump according to the present invention is as follows.

Продукция нефтяного пласта 2 поступает в скважину 1. По мере подъема продукции по стволу скважины 1 вверх давление в потоке падает, и при давлениях меньше давления насыщения происходит выделение из нефти пузырьков свободного газа. Газожидкостная смесь подводится в газосепаратор 4 погружного насоса 3.The production of oil reservoir 2 enters well 1. As production rises along the wellbore 1 upward, the pressure in the stream decreases, and at pressures less than the saturation pressure, free gas bubbles are released from the oil. The gas-liquid mixture is supplied to the gas separator 4 of the submersible pump 3.

Повышение напора газожидкостной смеси и закручивание потока в газосепараторе 4 производят шнеком 10. Принудительное укрупнение пузырьков свободного газа осуществляют путем создания газовых суперкаверн 22 кавернообразующим лопастным колесом 12. Газовые суперкаверны 22 создают путем отрывного обтекания лопастей 19 кавернообразующего колеса 12 при углах атаки α от 25 до 40°, формируя при этом дополнительные газовые суперкаверны 23 за ребрами 14 сепарационного барабана 13 (см. фиг.7). Формирование дополнительных газовых суперкаверн 23 интенсифицируются соответствующим расположением лопастей 19 кавернообразующего колеса 12 по отношению к ребрам 14 сепарационного барабана 13.Increasing the pressure of the gas-liquid mixture and twisting the flow in the gas separator 4 is carried out by the screw 10. Forcing the enlargement of the free gas bubbles is carried out by creating gas supercavities 22 with a cavity-forming vane wheel 12. Gas supercavities 22 are created by tearing off the blades 19 of the cavity-forming wheel 12 at angles of attack α from 25 to 40 °, while forming additional gas supercavities 23 behind the ribs 14 of the separation drum 13 (see Fig.7). The formation of additional gas supercavities 23 is intensified by the corresponding arrangement of the blades 19 of the cavity-forming wheel 12 with respect to the ribs 14 of the separation drum 13.

Создание газовых суперкаверн 22 путем отрывного обтекания лопастей 19 кавернообразующего колеса 12 позволяет существенно увеличить размеры газовых суперкаверн 22. В совокупности с формированием дополнительных газовых суперкаверн 23 за ребрами 14 сепарационного барабана 13 это существенно облегчает процесс разделения газожидкостной смеси в поле центробежных сил вращающимся сепарационным барабаном 13 с ребрами 14.The creation of gas supercavities 22 by tearing off the blades 19 of the cavity-forming wheel 12 significantly increases the size of the gas supercavities 22. Together with the formation of additional gas supercavities 23 behind the ribs 14 of the separation drum 13, this greatly facilitates the process of separating the gas-liquid mixture in the field of centrifugal forces with a rotating separation drum 13 s ribs 14.

Отсепарированный газ направляют по узлу отвода 15 в затрубное пространство 8 скважины 1, а отсепарированную жидкость нагнетают погружным насосом 3 на поверхность по насосно-компрессорным трубам 7.The separated gas is sent through the outlet 15 to the annular space 8 of the well 1, and the separated liquid is pumped to the surface by a submersible pump 3 through tubing 7.

Погружная насосная установка работает следующим образом.Submersible pumping unit operates as follows.

Газожидкостная смесь из скважины 1, поступившая в газосепаратор 4, нагнетается шнеком 10 к кавернообразующему лопастному колесу 12. Благодаря тому, что угол установки входной кромки 18 лопастей 19 кавернообразующего колеса 12 составляет от 65 до 90°, а выходные кромки 20 лопастей 19 кавернообразующего колеса 12 радиально смещены относительно ребер сепарационного барабана 13 на угол α, подчиняющийся соотношению (1), происходит отрывное обтекание лопастей 19 кавернообразующего колеса 12 с образованием крупных газовых суперкаверн 23 за ребрами 14 сепарационного барабан 13. При наличии прямой гидравлической связи между шнеком 10 и кавернообразующим колесом 12 процесс укрупнения газовых полостей усиливается.The gas-liquid mixture from the well 1, which entered the gas separator 4, is pumped by the screw 10 to the cavernous impeller wheel 12. Due to the fact that the installation angle of the input edge 18 of the blades 19 of the cavernous wheel 12 is from 65 to 90 °, and the outlet edges of the 20 blades 19 of the cavernous wheel 12 radially displaced relative to the ribs of the separation drum 13 by an angle α obeying relation (1), tear-off flow around the blades 19 of the cavity-forming wheel 12 occurs with the formation of large gas supercavities 23 behind the separation ribs 14 the drum 13. In the presence of a direct hydraulic connection between the screw 10 and the cover-forming wheel 12, the process of enlargement of gas cavities is enhanced.

Крупные газовые суперкаверны отделяются от жидкости в сепарационном барабане 13. Газ направляется под действием поля центробежных сил к центру, а жидкость - к периферии потока. При соотношении площадей для прохода газа и жидкости в начальном сечении узла отвода 15, которое составляет 0,6-0,9, происходит наиболее эффективное разделение потоков жидкости и газа, т.е. достигается оптимизация разделения потоков. Газ сбрасывается в затрубное пространство 8 скважины 1, а отсепарированная жидкость поступает на прием погружного насоса 3 и нагнетается им на поверхность.Large gas supercavities are separated from the liquid in the separation drum 13. The gas is directed under the action of a centrifugal force field to the center, and the liquid to the periphery of the stream. When the ratio of the areas for the passage of gas and liquid in the initial section of the outlet 15, which is 0.6-0.9, the most efficient separation of the liquid and gas flows occurs, i.e. stream optimization is achieved. Gas is discharged into the annular space 8 of the well 1, and the separated liquid enters the intake of the submersible pump 3 and is pumped to the surface.

В варианте выполнения устройства сепарационный барабан 13 имеет открытые сепарационные ребра 14, при этом отношение длины сепарационного барабана к его диаметру находится в диапазоне 2,3-3,2. Эти признаки дают возможность производить успешную сепарацию газа от жидкости при наличии твердых частиц в откачиваемой продукции, избежав при этом засорения сепарационного барабана 13 твердыми частицами.In an embodiment of the device, the separation drum 13 has open separation ribs 14, while the ratio of the length of the separation drum to its diameter is in the range of 2.3-3.2. These features make it possible to successfully separate gas from a liquid in the presence of solid particles in the pumped product, while avoiding clogging of the separation drum 13 with solid particles.

На фиг.8 и 9 представлены области эффективного применения прототипа и предлагаемого технического решения, полученные экспериментально путем сравнительных стендовых исследований на мелкодисперсной 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 скважинных условий для сепараторов. По оси абсцисс на фиг.8 и 9 отложена подача жидкости Gж, 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 4 при наружном диаметре погружного насоса и сепаратора 86 мм (фиг.8), а также в габарите 5 при наружном диаметре погружного насоса и сепаратора 92 мм (фиг.9). Экспериментальные исследования показали, что предложенное изобретение эффективнее прототипа и имеет более широкую область применения.On Fig and 9 presents the field of effective use of the prototype and the proposed technical solutions obtained experimentally by comparative bench studies on a finely dispersed mixture of “water - surfactant - gas”. Disolvan 4411, the volume concentration of which in the liquid was 0.05%, was used as a foaming surfactant. The mixture was prepared using an ejector. Such a mixture provides modeling of the most severe well conditions for separators. The abscissa in Figures 8 and 9 postponed liquid supply rail G, and the ordinate axis - maximum content by volume of free gas in a mixture of β Rin inlet submersible pump unit, which is provided with efficient operation. At the stand, the prototype and the invention were examined, made in size 4 with the outer diameter of the submersible pump and separator 86 mm (Fig. 8), as well as in size 5 with the outer diameter of the submersible pump and separator 92 mm (Fig. 9). Experimental studies have shown that the proposed invention is more effective than the prototype and has a wider scope.

Таким образом, предложенное техническое решение позволяет заметно увеличить коэффициент сепарации свободного газа на приеме погружного насоса, что существенно повышает эффективность и расширяет область применения способа и устройства для откачки газожидкостной смеси из скважины по сравнению с известными изобретениями.Thus, the proposed technical solution can significantly increase the separation coefficient of free gas at the intake of a submersible pump, which significantly increases the efficiency and expands the scope of the method and device for pumping a gas-liquid mixture from a well in comparison with the known inventions.

Claims (4)

1. Способ откачки газожидкостной смеси из скважины, включающий подвод газожидкостной смеси в газосепаратор, повышение ее напора и закручивание потока, принудительное укрупнение пузырьков газа путем создания газовых суперкаверн кавернообразующим лопастным колесом, разделение смеси в поле центробежных сил вращающимся сепарационным барабаном с ребрами, отвод отсепарированного газа в затрубное пространство и нагнетание отсепарированной жидкости погружным насосом на поверхность, отличающийся тем, что газовые суперкаверны создают путем отрывного обтекания лопастей кавернообразующего колеса при углах атаки от 25 до 40°, формируя при этом дополнительные газовые суперкаверны за ребрами сепарационного барабана, причем формирование дополнительных газовых суперкаверн интенсифицируют за счет соответствующего расположения лопастей кавернообразующего колеса по отношению к ребрам сепарационного барабана, а именно за счет выполнения угла установки входной кромки лопастей кавернообразующего колеса в диапазоне от 26 до 60°, угла установки выходной кромки лопастей кавернообразующего колеса в диапазоне от 65 до 90° и радиального смещения выходных кромок лопастей кавернообразующего колеса относительно ребер сепарационного барабана на угол б, находящийся в диапазоне, град.:1. A method of pumping a gas-liquid mixture from a well, including supplying a gas-liquid mixture to a gas separator, increasing its pressure and swirling the flow, forcing gas bubbles to coarsen by creating supercavity gas with a cavity-shaped impeller, separating the mixture into a centrifugal force field with a rotating separation drum with ribs, and separating the separated gas into the annulus and injection of the separated liquid by the submersible pump to the surface, characterized in that the gas supercavities are created by tear-off flow around the blades of the cavity-forming wheel at angles of attack from 25 to 40 °, while forming additional gas supercavities behind the ribs of the separation drum, moreover, the formation of additional gas supercavities is intensified due to the corresponding arrangement of the blades of the cavity-forming wheel with respect to the ribs of the separation drum, namely, by performing the angle of installation of the input edge of the blades of the cavity-forming wheels in the range from 26 to 60 °, the angle of installation of the output edge of the blades of the cavity-forming wheel guide wheel in a range from 65 to 90 ° and the radial offset outlet edges of the blades with respect kavernoobrazuyuschego wheel drum edges separating an angle b which is in the range, deg .:
Figure 00000004
Figure 00000004
где n - число ребер сепарационного барабана.where n is the number of ribs of the separation drum.
2. Погружная насосная установка, включающая погружной электродвигатель с гидрозащитой, погружной насос и газосепаратор, содержащий размещенные в корпусе последовательно по ходу потока шнек, кавернообразующее лопастное колесо, сепарационный барабан с ребрами, узел отвода отсепарированного газа в затрубное пространство и отсепарированной жидкости на прием погружного насоса, отличающаяся тем, что угол установки входной кромки лопастей кавернообразующего колеса составляет от 26 до 60°, угол установки выходной кромки лопастей кавернообразующего колеса составляет от 65 до 90°, при этом выходные кромки лопастей кавернообразующего колеса радиально смещены относительно ребер сепарационного барабана на угол б, находящийся в диапазоне, град.:2. Submersible pump installation, including a submersible motor with hydraulic protection, a submersible pump and a gas separator, containing a screw, a cavity-forming impeller, a separation drum with ribs, a unit for removing the separated gas into the annulus, and a separated liquid for receiving the submersible pump characterized in that the angle of installation of the input edge of the blades of the cavity-forming wheels is from 26 to 60 °, the angle of installation of the output edge of the blades of the cavernous the measuring wheel is from 65 to 90 °, while the output edges of the blades of the caverning wheel are radially offset from the edges of the separation drum by an angle b, in the range, city:
Figure 00000005
Figure 00000005
где n - число ребер сепарационного барабана,where n is the number of ribs of the separation drum, причем отношение площадей для прохода газа и жидкости в начальном сечении узла отвода составляет 0,6-0,9.moreover, the ratio of the areas for the passage of gas and liquid in the initial section of the outlet node is 0.6-0.9.
3. Установка по п.2, отличающаяся тем, что сепарационный барабан имеет открытые радиальные ребра, при этом отношение длины сепарационного барабана к его диаметру находится в диапазоне 2,3-3,2.3. Installation according to claim 2, characterized in that the separation drum has open radial ribs, while the ratio of the length of the separation drum to its diameter is in the range of 2.3-3.2. 4. Установка по п.2 или 3, отличающаяся тем, что выход шнека напрямую связан с кавернообразующим лопастным колесом.4. Installation according to claim 2 or 3, characterized in that the screw exit is directly connected to the cover-forming impeller.
RU2003111947/06A 2003-04-24 2003-04-24 Method of pumping-out gas-and-liquid mixture from well and submersible pumping unit for realization of this method RU2232302C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003111947/06A RU2232302C1 (en) 2003-04-24 2003-04-24 Method of pumping-out gas-and-liquid mixture from well and submersible pumping unit for realization of this method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003111947/06A RU2232302C1 (en) 2003-04-24 2003-04-24 Method of pumping-out gas-and-liquid mixture from well and submersible pumping unit for realization of this method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2232302C1 true RU2232302C1 (en) 2004-07-10
RU2003111947A RU2003111947A (en) 2004-11-27

Family

ID=33414358

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003111947/06A RU2232302C1 (en) 2003-04-24 2003-04-24 Method of pumping-out gas-and-liquid mixture from well and submersible pumping unit for realization of this method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2232302C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2821078C1 (en) * 2024-01-25 2024-06-17 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский университет дружбы народов имени Патриса Лумумбы" (РУДН) Method for operation of water-flooded gas and gas condensate wells

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2821078C1 (en) * 2024-01-25 2024-06-17 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский университет дружбы народов имени Патриса Лумумбы" (РУДН) Method for operation of water-flooded gas and gas condensate wells

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7766081B2 (en) Gas separator within ESP shroud
US5902378A (en) Continuous flow downhole gas separator for processing cavity pumps
CA2543460C (en) Crossover two-phase flow pump
CA2557098C (en) Two phase flow conditioner for pumping gassy well fluid
US4981175A (en) Recirculating gas separator for electric submersible pumps
US7461692B1 (en) Multi-stage gas separator
US9388679B2 (en) Downhole gas and liquid separation
RU2547854C1 (en) Downhole swirler separator (versions)
RU2232301C1 (en) Submersible pumping unit
RU2232302C1 (en) Method of pumping-out gas-and-liquid mixture from well and submersible pumping unit for realization of this method
RU74976U1 (en) GAS-STABILIZING CENTRIFUGAL PUMP MODULE FOR OIL PRODUCTION
RU2523943C1 (en) Gas-separator-dispersant of downhole pump for oil production
RU153249U1 (en) Borehole Vortex Gas Separator
RU2286449C2 (en) Gas separator for submersed centrifugal pump
RU2241858C1 (en) Submersible pumping system
RU2374497C1 (en) Submerged pump unit to pump out gas-fluid mixes
US20110073305A1 (en) Multisection Downhole Separator and Method
RU2027912C1 (en) Method for fluid pumping-out by oil-well pump and gas separator of centrifugal oil-well pump
RU2333395C2 (en) Submerged pumping unit
US6105671A (en) Method and apparatus for minimizing emulsion formation in a pumped oil well
RU2362910C1 (en) Inclined-rotor stage
RU158649U1 (en) PUMP - DISPERSANT
RU19105U1 (en) SUBMERSIBLE CENTRIFUGAL PUMP FOR OIL PRODUCTION FROM WELLS
RU2310771C1 (en) Method of pumping formation fluid out of welle of wells and submersible pumping unit for impelementing the method
RU2243416C1 (en) Submersible pumping unit

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20070425

QB4A Licence on use of patent

Effective date: 20090416

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090425

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20101120

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150425