RU2247873C2

RU2247873C2 - Ejector pump

Info

Publication number: RU2247873C2
Application number: RU2002113284/06A
Authority: RU
Inventors: А.Я. Хавкин (RU); А.Я. Хавкин; А.В. Сорокин (RU); А.В. Сорокин
Original assignee: Сорокин Алексей Васильевич; Хавкин Александр Яковлевич
Priority date: 2002-05-21
Filing date: 2002-05-21
Publication date: 2005-03-10

Abstract

FIELD: oil producing industry.

SUBSTANCE: pump is designed for pumping different composite fluids into wells. Proposed pump includes housing, branch pipe for delivering ejecting fluid connected with housing, inlet branch pipe for delivering ejectable fluid arranged in housing, bushing one part of inner surface of which form ring nozzle with part of outer surface of branch pipe for delivering ejectable fluid and coupled with branch pipe for delivering ejecting fluid, and other part of free inner space of bushing forms mixing chamber. It has also diffuser connected with mixing chamber, and pipeline to let out mixture of ejecting and ejectable fluids. Inner diameter of branch pipe for delivering ejectable fluid is equal to 0.15-0.32 of inner diameter of pipeline to let out mixture of ejecting and ejectable fluids. Length of mixing chamber is 3 - 6-fold greater than working section of ring nozzle, and angle of diffuser is form 2 to 20 degrees.

EFFECT: increased efficiency.

2 cl, 1 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к области нефтяной и газовой промышленности, в частности к устройствам для закачки в скважины различного назначения композитных флюидов, необходимых, например, для вытеснения нефти из продуктивного пласта при разработке месторождения и обеспечения тем самым необходимого режима вытеснения этой нефти, при изоляции зон осложнений в скважинах и пр. В связи с условиями в скважине и решаемой задачей в качестве рабочего агента для эжекторного насоса могут быть использованы жидкости различного типа, газ и пар (флюид) в различных их сочетаниях друг с другом, а также флюид с различными инертными наполнителями, применяемыми, как правило, для изоляции зон осложнений в скважинах различного назначения или, например, выравнивания фронта вытеснения в нагнетательных скважинах при разработке месторождений заводнением.The present invention relates to the field of the oil and gas industry, in particular to devices for injecting composite fluids for various purposes into wells, for example, for displacing oil from a reservoir during field development and thereby ensuring the necessary displacement of this oil, while isolating complication zones in wells, etc. In connection with the conditions in the well and the problem to be solved, various types of liquids, gas and steam can be used as a working agent for the ejector pump fluid) in various combinations with each other, as well as a fluid with various inert fillers, used, as a rule, to isolate the zones of complications in wells for various purposes or, for example, to align the displacement front in injection wells during field development by water flooding.

Назначение эжекторного насоса определяет его конструктивные особенности.The purpose of the ejector pump determines its design features.

Известен эжекторный насос, включающий корпус, центральное сопло для подачи через него рабочего флюида высокого давления, узел подачи флюида с низким давлением, конфузор для эжекции флюида с низким давлением, камеру смешения и диффузор [1].Known ejector pump, comprising a housing, a Central nozzle for supplying a working fluid of high pressure through it, a site for supplying a fluid of low pressure, a confuser for ejecting a fluid of low pressure, a mixing chamber and a diffuser [1].

Недостатком известного устройства является его низкий коэффициент эжекции (доля захватываемого эжектируемого флюида по отношению к рабочему эжектирующему флюиду). Величина этого коэффициента в известном устройстве не превышает 0,3.A disadvantage of the known device is its low ejection coefficient (the fraction of entrained ejected fluid in relation to the working ejected fluid). The value of this coefficient in the known device does not exceed 0.3.

Низкий коэффициент эжекции в известном устройстве объясняется малой площадью боковой поверхности рабочей эжектирующей струи в камере смешения.The low coefficient of ejection in the known device is explained by the small area of the lateral surface of the working ejection jet in the mixing chamber.

Наиболее близким аналогом изобретения является эжекторный насос, включающий корпус, связанный с корпусом патрубок для подачи эжектирующего флюида, помещенный в корпусе подводящий патрубок для подачи эжектируемого флюида, втулку, одна часть внутренней поверхности которой образует с частью внешней поверхности патрубка для подачи эжектируемого флюида кольцевое сопло, связанное с патрубком для подачи эжектирующего флюида, а другая часть свободного внутреннего пространства втулки образует камеру смешения, диффузор, связанный с камерой смешения, и трубопровод для вывода смеси эжектирующего и эжектируемого флюидов [2].The closest analogue of the invention is an ejector pump, comprising a housing, a nozzle for supplying an ejection fluid connected to the housing, an inlet nozzle for supplying an ejected fluid placed in the housing, a sleeve, one part of the inner surface of which forms an annular nozzle with a part of the outer surface of the nozzle for feeding the ejected fluid, associated with the nozzle for supplying an ejection fluid, and the other part of the free inner space of the sleeve forms a mixing chamber, a diffuser associated with the chamber with interferences, and a pipeline for withdrawing a mixture of ejected and ejected fluids [2].

Недостатком известного устройства является невозможность его применения для нагнетания смеси эжектирующего и эжектируемого флюидов в систему с высоким давлением, а также низкий коэффициент полезного действия этого устройства.A disadvantage of the known device is the inability to use it to pump a mixture of ejected and ejected fluids into a high pressure system, as well as the low efficiency of this device.

Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет возможности его применения для нагнетания смеси эжектирующего и эжектируемого флюидов в систему с высоким давлением, а также повышение коэффициента полезного действия устройства.The technical result of the invention is to expand the functionality of the device due to the possibility of its use for pumping a mixture of ejection and ejected fluids into a high pressure system, as well as increasing the efficiency of the device.

Необходимый технический результат достигается тем, что в эжекторном насосе, включающем корпус, связанный с корпусом патрубок для подачи эжектирующего флюида, помещенный в корпусе подводящий патрубок для подачи эжектируемого флюида, втулку, одна часть внутренней поверхности которой образует с частью внешней поверхности патрубка для подачи эжектируемого флюида кольцевое сопло, связанное с патрубком для подачи эжектирующего флюида, а другая часть свободного внутреннего пространства втулки образует камеру смешения, диффузор, связанный с камерой смешения, и трубопровод для вывода смеси эжектирующего и эжектируемого флюидов, согласно изобретению внутренний диаметр патрубка для подачи эжектируемого флюида составляет 0,15-0,32 от внутреннего диаметра трубопровода для вывода смеси эжектирующего и эжектируемого флюидов, длина камеры смешения в 3-6 раз превышает рабочее сечение кольцевого сопла, а угол диффузора составляет 2-20 град.The necessary technical result is achieved in that in an ejector pump including a housing, a nozzle for supplying an ejected fluid connected to the housing, an inlet nozzle for supplying an ejected fluid placed in the housing, a sleeve, one part of the inner surface of which forms with a part of the outer surface of the nozzle for feeding the ejected fluid an annular nozzle associated with a nozzle for supplying an ejection fluid, and the other part of the free inner space of the sleeve forms a mixing chamber, a diffuser connected a mixing chamber, and a pipeline for discharging a mixture of ejected and ejected fluids, according to the invention, the inner diameter of the pipe for supplying an ejected fluid is 0.15-0.32 of the inner diameter of the pipe for discharging a mixture of ejected and ejected fluids, the length of the mixing chamber is 3-6 times exceeds the working cross section of the annular nozzle, and the angle of the diffuser is 2-20 degrees.

Кроме того, при содержании наполнителя в эжектируемом флюиде патрубок для подачи эжектируемого флюида имеет на выходе участок длиной и диаметром, предотвращающими засорение этого патрубка.In addition, when the filler is contained in the ejected fluid, the nozzle for supplying the ejected fluid has an outlet with a length and diameter that prevents clogging of this nozzle.

На чертеже показан общий вид эжекторного насоса.The drawing shows a General view of the ejector pump.

Эжекторный насос включает корпус 1. С корпусом 1 связан патрубок 2 для подачи эжектирующего флюида. В корпусе 1 помещен подводящий патрубок 3 (с внутренним диаметром D₁ и наружным диаметром D₂) для подачи эжектируемого флюида. В корпусе 1 помещена также втулка 4 (с внутренним диаметром D₃). Одна часть внутренней поверхности этой втулки диаметром D₃ образует с частью внешней поверхности патрубка 3 для подачи эжектируемого флюида диаметром D₂ кольцевое сопло 5. Это сопло связано гидравлически (гидродинамически) с патрубком 2 для подачи эжектирующего флюида. Другая часть свободного внутреннего пространства втулки 4 образует камеру смешения 6. С камерой смешения 6 связан диффузор 7. Для вывода смеси эжектирующего и эжектируемого флюидов служит отдельный трубопровод, связанный с диффузором (на чертеже условно не показан). Внутренний диаметр патрубка 3 для подачи эжектируемого флюида составляет 0,15-0,32 от внутреннего диаметра трубопровода для вывода смеси эжектирующего и эжектируемого флюидов. Длина камеры смешения 6 в 3-6 раз превышает рабочее сечение кольцевого сопла 5. Угол диффузора 7 составляет 2-20 град. При содержании наполнителя в эжектируемом флюиде патрубок 3 для подачи эжектируемого флюида имеет на выходе участок длиной и диаметром, предотвращающими засорение этого патрубка.The ejector pump includes a housing 1. A pipe 2 is connected to the housing 1 for supplying an ejection fluid. In the housing 1 is placed the inlet pipe 3 (with an inner diameter D ₁ and an outer diameter D ₂ ) for supplying an ejected fluid. In the housing 1 is also placed a sleeve 4 (with an inner diameter of D ₃ ). One part of the inner surface of this sleeve with a diameter of D ₃ forms an annular nozzle 5 with a part of the outer surface of the nozzle 3 for supplying an ejected fluid with a diameter of D _2. This nozzle is connected hydraulically (hydrodynamically) to the nozzle 2 for supplying an ejection fluid. Another part of the free inner space of the sleeve 4 forms a mixing chamber 6. A diffuser 7 is connected to the mixing chamber 6. A separate pipeline connected to the diffuser (not shown conventionally) is used to discharge the mixture of ejected and ejected fluids. The inner diameter of the nozzle 3 for supplying an ejected fluid is 0.15-0.32 of the inner diameter of the pipe to output a mixture of ejected and ejected fluids. The length of the mixing chamber 6 is 3-6 times greater than the working cross section of the annular nozzle 5. The angle of the diffuser 7 is 2-20 degrees. When the filler is contained in the ejected fluid, the nozzle 3 for supplying the ejected fluid has an outlet with a length and diameter that prevents clogging of this nozzle.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Эжектирующий (рабочий) флюид под высоким давлением подают через патрубок 2 для подачи эжектирующего флюида в корпус 1 устройства. Через кольцевое сопло 5 эжектирующий флюид поступает в камеру смешения 6. В ней создается зона разрежения. По внутреннему сечению патрубка 3 для подачи эжектируемого флюида, за счет разницы давлений от разрежения, в камеру смешения 6 поступает эжектируемый флюид. В камере смешения 6 эжектируемый флюид смешивается с эжектирующим флюидом. Смесь флюидов через трубопровод для вывода этой смеси поступает в технологическую систему с высоким давлением.Ejecting (working) fluid under high pressure is fed through a pipe 2 to supply the ejecting fluid into the housing 1 of the device. Through the annular nozzle 5, the ejection fluid enters the mixing chamber 6. A rarefaction zone is created in it. The internal section of the pipe 3 for supplying the ejected fluid, due to the pressure difference from the vacuum, the ejected fluid enters the mixing chamber 6. In mixing chamber 6, the ejected fluid is mixed with the ejected fluid. A mixture of fluids through a pipeline to discharge this mixture enters a high-pressure process system.

При содержании наполнителя в эжектируемом флюиде патрубок 3 для подачи эжектируемого флюида имеет на выходе участок длиной и диаметром, предотвращающими засорение этого патрубка.When the filler is contained in the ejected fluid, the nozzle 3 for supplying the ejected fluid has an outlet with a length and diameter that prevent clogging of this nozzle.

В качестве технологической системы с высоким давлением может служить нагнетательная скважина для подачи, например, водогазовой смеси, обеспечивающей равномерность фронта вытеснения нефти, или добывающая скважина - для подачи, например, парогазовой смеси при добыче высоковязкой нефти.As a technological system with high pressure, an injection well can be used to supply, for example, a water-gas mixture that ensures uniformity of the front of oil displacement, or a production well to supply, for example, a gas-vapor mixture during the production of highly viscous oil.

Конкретный пример реализации.Concrete implementation example.

В нефтепромысловой практике для технологических задач используют нагнетательный агрегат типа ЦА-320, оборудованный поршневым насосом типа 9-МГР производительностью 4-5 л/сек. Технологические трубопроводы агрегата выполнены из труб внутренним диаметром 50,8 мм. В соответствии с технологическими характеристиками ЦА-320 изготовлен эжекторный насос. Внутренний диаметр трубопровода для вывода смеси эжектирующего и эжектируемого флюидов принят 50,8 мм. Внутренний диаметр патрубка для подачи эжектируемого материала принят 16 мм. Камера смешения имеет диаметр 22 мм и длину 15 мм. Длина диффузора при расчетном угле расхождения 3 градуса на сторону составляет 254 мм.In oilfield practice, a pumping unit of the CA-320 type, equipped with a piston pump of the 9-MGR type with a productivity of 4-5 l / s, is used for technological tasks. The technological pipelines of the unit are made of pipes with an inner diameter of 50.8 mm. In accordance with the technological characteristics of the CA-320, an ejector pump was manufactured. The inner diameter of the pipeline for the withdrawal of a mixture of ejection and ejected fluids adopted 50.8 mm The inner diameter of the nozzle for feeding the ejected material is 16 mm. The mixing chamber has a diameter of 22 mm and a length of 15 mm. The length of the diffuser with a design angle of divergence of 3 degrees per side is 254 mm.

Во время закачки водогазовой смеси в добывающую скважину №2348 на Москудьинском месторождении с помощью эжекторного насоса коэффициент эжекции составил 0,8. Противодавление до срыва потери работоспособности составило 65 атмосфер.During the injection of the water-gas mixture into production well No. 2348 at the Moskudinsky field using an ejector pump, the ejection coefficient was 0.8. Back pressure before disruption of the loss of performance amounted to 65 atmospheres.

Источники информацииSources of information

1. Патент РФ №2123617.1. RF patent №2123617.

2. Патент РФ №2002127, 30.10.1993.2. RF patent No. 2002127, 10.30.1993.

Claims

1. An ejector pump designed to inject various composite fluids into wells, including a housing, a nozzle for supplying an ejection fluid connected to the housing, an inlet nozzle for supplying an ejected fluid placed in the housing, a sleeve, one part of the inner surface of which forms part of the outer surface of the nozzle for an ejected fluid supply annular nozzle associated with a nozzle for supplying an ejection fluid, and the other part of the free inner space of the sleeve forms a mixing chamber, diffuse OP associated with the mixing chamber, and a pipeline for discharging a mixture of ejected and ejected fluids, characterized in that the inner diameter of the pipe for supplying an ejected fluid is 0.15-0.32 internal diameter of the pipe for discharging a mixture of ejected and ejected fluids, the length of the mixing chamber 3-6 times the working section of the annular nozzle, and the diffuser angle is 2-20 degrees.

2. The ejector pump according to claim 1, characterized in that when the filler is contained in the ejected fluid, the nozzle for supplying the ejected fluid has an outlet with a length and diameter that prevent clogging of this nozzle.