RU2749586C1 - Method for pumping formation fluid with high content of gas and abrasive particles and submersible installation with vane pump and gas separator for its implementation - Google Patents

Method for pumping formation fluid with high content of gas and abrasive particles and submersible installation with vane pump and gas separator for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2749586C1
RU2749586C1 RU2020138331A RU2020138331A RU2749586C1 RU 2749586 C1 RU2749586 C1 RU 2749586C1 RU 2020138331 A RU2020138331 A RU 2020138331A RU 2020138331 A RU2020138331 A RU 2020138331A RU 2749586 C1 RU2749586 C1 RU 2749586C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas
liquid mixture
vane pump
pressure
area
Prior art date
Application number
RU2020138331A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Владимирович Трулев
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "РИМЕРА-АЛНАС"
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 Общество с ограниченной ответственностью "РИМЕРА-АЛНАС" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "РИМЕРА-АЛНАС"
Priority to RU2020138331A priority Critical patent/RU2749586C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2749586C1 publication Critical patent/RU2749586C1/en

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/12Methods or apparatus for controlling the flow of the obtained fluid to or in wells
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/34Arrangements for separating materials produced by the well
    • E21B43/38Arrangements for separating materials produced by the well in the well
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B47/00Pumps or pumping installations specially adapted for raising fluids from great depths, e.g. well pumps

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

FIELD: formation fluid pumping.
SUBSTANCE: inventions group relates to a method for fluid formation fluid with a high content of gas and abrasive particles and a submersible installation with a vane pump and a gas separator for implementing the method. The method for pumping formation fluid with a high content of gas and abrasive particles includes supplying a gas-liquid mixture to a gas separator, increasing the pressure of the gas-liquid mixture in the gas separator screw, swirling the flow of the gas-liquid mixture. Separation of the flow of the gas-liquid mixture with the subsequent removal of most of the separated gas into the annulus and supply of the degassed liquid to the vane pump, followed by compression and dissolution of the remaining gas. Formation in the gas separator of two areas, separated by a separating sleeve: the area of supply of the gas-liquid mixture and the area of separation. A screw is installed on the shaft in the area of the gas-liquid mixture supply. In the separation area there is an axle wheel. The pressure at the entrance to the separation area and the pressure of the gas-liquid mixture on the axial wheel are at least 10% higher than the pressure at the outlet from the supply area and the pressure of the gas-liquid mixture on the screw, respectively. For each axial wheel and vane pump guide vanes in the flow path, the flow of the gas-liquid mixture is dispersed. The maximum pressure gradient in the blade cascade of the stage exceeds the average by no more than 10%, while the difference in the velocities of the liquid and gas phases is no more than 15%. The submersible installation includes a vane pump, a gas separator, an electric motor, each stage of a vane pump includes an impeller and a guide vane, between the driving disc of the impeller and the lower disc of the guide vane, an area is formed that is closed on the inner side. The gas separator contains housing, a protective sleeve installed in the housing. A base with holes, a screw, an axial wheel, a head with channels for the passage of the separated liquid into the vane pump and holes for the gas outlet into the annular space, are sequentially mounted on the shaft along the flow of the gas-liquid mixture. A separator sleeve is installed between the auger and the axle wheel in a protective sleeve. The separating sleeve includes a confuser and a diffuser section. On the confuser section of the separating sleeve, blades are made, the angle of inclination of which increases from inlet to outlet. The inner diameter of the thermowell is at least 12% smaller than the inner diameter of the thermowell. The angle of the blades at the exit from the axle wheel is at least 20% higher than at the exit from the screw, the impellers and guide vanes of the vane pump are made using sand casting technology, the difference between the diameters of the driving and lower disks of the impeller and the guide vanes does not exceed 5%.
EFFECT: increasing reliability and efficiency of the unit with a gas separator and a vane pump.
8 cl, 5 dwg

Description

Группа изобретений относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использована при добыче нефти из скважин с высоким содержанием свободного газа и абразивных частиц посредством установок электроцентробежных насосов и устройстве скважинных лопастных насосов, газосепараторов и газосепараторов-диспергаторов.The group of inventions relates to the oil industry and can be used in oil production from wells with a high content of free gas and abrasive particles by means of electric centrifugal pump installations and the device of downhole vane pumps, gas separators and gas separators-dispersants.

Известен из патента RU 2027912 способ откачивания жидкости скважинным насосом, включающий подвод газожидкостной смеси в газосепаратор, повышение ее напора и закручивание потока посредством воздействия лопастного колеса на смесь, разделение смеси в поле центробежных сил с последующим отводом отсепарированного газа в затрубное пространство скважины и нагнетание насосом дегазированной жидкости.Known from patent RU 2027912 is a method for pumping out a liquid with a downhole pump, including supplying a gas-liquid mixture to a gas separator, increasing its pressure and swirling the flow through the action of a paddle wheel on the mixture, separating the mixture in the field of centrifugal forces, followed by removing the separated gas into the annulus of the well and pumping the degassed liquids.

Однако такой способ откачивания газожидкостной смеси имеет следующие недостатки.However, this method of pumping out a gas-liquid mixture has the following disadvantages.

Газосепаратор имеет недостаточную надежность при откачивании жидкости с повышенным содержанием абразивных частиц и недостаточную эффективность сепарации газа из-за того, что перед подводящим шнеком и осевым колесом с барабанами стоят разные функциональные задачи, которые конфликтуют между собой. Подводящий шнек должен подвести газожидкостную смесь в сепарационную камеру, а для его надежной работы без образования газовых пробок требуется малый градиент давления в осевом и радиальном направлении и соответственно малый напор. Для эффективной сепарации газа в области сепарационной камеры нужен высокий градиент давления в радиальном направлении и, соответственно, высокий напор осевого колеса. В данной конструкции этот конфликт не разрешен. Обратные токи между шнеком и колесом приводят к механическому износу элементов проточной части, что снижает надежность, соответственно, к снижению эффективности сепарации газа. На выходе из газосепаратора в насос подается ГЖС с содержанием свободного газа до 25%. В зависимости от давления на входе в насос и от обводненности пластовой жидкости может произойти снижение энергетических характеристик насоса, напора и КПД. Чтобы уменьшить вредное влияние газа на энергетические параметры насоса: напор и КПД, конструкция насоса должна быть изменена.The gas separator has insufficient reliability when pumping out liquid with an increased content of abrasive particles and insufficient efficiency of gas separation due to the fact that the supply screw and axial wheel with drums have different functional tasks that conflict with each other. The supply auger must bring the gas-liquid mixture into the separation chamber, and for its reliable operation without the formation of gas locks, a small pressure gradient in the axial and radial directions and, accordingly, a low head are required. For effective gas separation in the area of the separation chamber, a high pressure gradient in the radial direction and, accordingly, a high head of the axle wheel are required. In this construction, this conflict is not resolved. Reverse currents between the auger and the wheel lead to mechanical wear of the elements of the flow path, which reduces reliability, and accordingly, to a decrease in the efficiency of gas separation. At the outlet of the gas separator, the pump is supplied with liquid lubricants with a free gas content of up to 25%. Depending on the pressure at the pump inlet and on the water cut of the formation fluid, a decrease in the energy characteristics of the pump, head and efficiency may occur. To reduce the harmful effect of gas on the energy parameters of the pump: head and efficiency, the design of the pump must be changed.

Наиболее близким аналогом к заявляемому способу является техническое решение, известное из патента RU 2442023, заключающееся в подводе газожидкостной смеси в газосепаратор, повышении ее напора в шнеке газосепаратора, закручивании потока газожидкостной смеси, разделении потока с последующим отводом отсепарированного газа в затрубное пространство и подаче дегазированной жидкости в электроцентробежный насос. При этом в ограниченных радиальных габаритах скважины предварительно до размещения установки электроцентробежного насоса в скважине определяют диапазон подач газожидкостной смеси, рассчитывают для каждого значения этого диапазона геометрические параметры шнека газосепаратора и затем комплектуют установку партией рассчитанных шнеков для каждого значения подачи в пределах одного габарита скважины.The closest analogue to the claimed method is a technical solution known from patent RU 2442023, which consists in supplying a gas-liquid mixture to the gas separator, increasing its pressure in the gas separator screw, swirling the flow of the gas-liquid mixture, separating the flow with subsequent removal of the separated gas into the annular space and supplying the degassed liquid into the electric centrifugal pump. In this case, in the limited radial dimensions of the well, before placing the installation of the electric centrifugal pump in the well, the range of supply of the gas-liquid mixture is determined, the geometric parameters of the gas separator screw are calculated for each value of this range, and then the installation is completed with a batch of calculated screws for each value of the flow within one well size.

Однако в данном способе в конструкции газосепаратора используют шнеки переменного хода. При этом давление в сепарационной камере не может быть достаточно высоким, так как вращающееся кольцо частично дегазированной жидкости в сепарационной камере опирается на шнек, который перекачивает ГЖС. Возникают обратные токи, которые снижают давление и диспергируют, измельчают диаметр пузырьков газа. Чтобы уменьшить вредное влияние газа на энергетические параметры насоса: напор и КПД, конструкция насоса должна быть изменена.However, in this method, variable-stroke screws are used in the design of the gas separator. At the same time, the pressure in the separation chamber cannot be high enough, since the rotating ring of the partially degassed liquid in the separation chamber rests on the auger that pumps the liquid lubricant. Reverse currents appear, which reduce the pressure and disperse, crush the diameter of the gas bubbles. To reduce the harmful effect of gas on the energy parameters of the pump: head and efficiency, the design of the pump must be changed.

Известен из патента RU 2616331 газосепаратор установки электроцентробежного насоса. Для него до размещения установки электроцентробежного насоса в скважине определяют диапазон подач газожидкостной смеси, рассчитывают для каждого значения диапазона входной наружный диаметр шнека газосепаратора и внутренний диаметр гильзы шнека. Затем комплектуют установку партией рассчитанных шнеков и гильз для каждого значения подачи в пределах одного габарита скважины. Все гильзы и шнеки изготавливают из одинаковых заготовок - одного вида заготовки гильзы и одного вида отливки шнека.Known from the patent RU 2616331 gas separator of the installation of an electric centrifugal pump. For it, before placing the installation of the electric centrifugal pump in the well, the range of the gas-liquid mixture supply is determined, the inlet outer diameter of the gas separator screw and the inner diameter of the screw sleeve are calculated for each value of the range. Then the installation is completed with a batch of calculated screws and sleeves for each feed value within one well dimension. All sleeves and screws are made from the same blanks - one type of sleeve blank and one type of screw casting.

Однако в данной конструкции отсутствует разделение проточной части газосепаратора на подводящую и сепарирующие области, поэтому давление в сепарационной камере не может быть достаточно высоким. Возникают обратные токи, которые снижают давление и диспергируют, измельчают диаметр пузырьков газа. Чтобы уменьшить вредное влияние газа на энергетические параметры насоса: напор и КПД, конструкция насоса должна быть изменена.However, in this design, there is no separation of the flow part of the gas separator into inlet and separation areas, so the pressure in the separation chamber cannot be high enough. Reverse currents appear, which reduce the pressure and disperse, crush the diameter of the gas bubbles. To reduce the harmful effect of gas on the energy parameters of the pump: head and efficiency, the design of the pump must be changed.

Известен из патента RU 2616331 газосепаратор, который содержит корпус, в котором выполнены входные отверстия для подвода газожидкостной смеси, выходные отверстия для вывода отсепарированного газа и выходной канал для передачи дегазированной жидкости в рабочие ступени насоса, установленный в корпусе вал. Диаметр шнека меньше диаметра сепарационной камеры.A gas separator is known from the patent RU 2616331, which contains a housing in which there are inlets for supplying a gas-liquid mixture, outlets for removing separated gas and an outlet channel for transferring degassed liquid to the pump working stages, a shaft installed in the housing. The screw diameter is less than the diameter of the separation chamber.

Недостатком рассматриваемого технического решения является пониженный напор шнека, который зависит от его диаметра на выходе. Это может привести к снижению сепарирующих свойств газосепаратора на больших подачах. Возможное образование обратных токов на входе в сепарационную камеру за счет резкого, ступенчатого перехода между каналом шнека и каналом сепарационной камеры. Это может привести к гидроабразивному износу и разрезанию корпуса газосепаратора на входе в сепарационную камеру. Чтобы уменьшить вредное влияние газа на энергетические параметры насоса: напор и КПД, конструкция насоса должна быть изменена.The disadvantage of the considered technical solution is the reduced head of the screw, which depends on its diameter at the outlet. This can lead to a decrease in the separating properties of the gas separator at high flow rates. Possible formation of reverse currents at the entrance to the separation chamber due to a sharp, stepwise transition between the screw channel and the separation chamber channel. This can lead to waterjet wear and cutting of the gas separator body at the entrance to the separation chamber. To reduce the harmful effect of gas on the energy parameters of the pump: head and efficiency, the design of the pump must be changed.

Наиболее близким аналогом к заявляемой погружной установке является техническое решение, известное из патента RU 2503808, в котором раскрыт газосепаратор скважинного погружного насоса, содержащий корпус, основание, в котором выполнены входные отверстия для подвода газожидкостной смеси, головку с выходными отверстиями для вывода отсепарированного газа и выходными каналами для передачи дегазированной жидкости, сепарационную камеру, вал, установленный на валу шнек, отличающийся тем, что в корпусе на входе в сепарационную камеру установлена конусообразная втулка, внутренний диаметр которой меньше наружного диаметра сепарационной камеры.The closest analogue to the inventive submersible installation is a technical solution known from patent RU 2503808, which discloses a gas separator for a submersible pump containing a housing, a base in which inlets for supplying a gas-liquid mixture are made, a head with outlet openings for removing separated gas and outlet channels for the transfer of degassed liquid, a separation chamber, a shaft, a screw mounted on the shaft, characterized in that a cone-shaped bushing is installed in the housing at the entrance to the separation chamber, the inner diameter of which is less than the outer diameter of the separation chamber.

Однако разделение проточной части газосепаратора на подводящую и сепарирующие области неэффективно, так как на разделительной гильзе отсутствуют лопатки, и она не является направляющим аппаратом. Давление на входе в сепарационную камеру меньше давления на выходе из шнека на величину гидравлических потерь в конфузорно-диффузорной гильзе. Возникают обратные токи с выхода на вход в осевое колесо, которые снижают давление и диспергируют, измельчают диаметр пузырьков газа. Газосепаратор не может полностью удалить весь свободный газ из потока. На входе в насос содержание свободного газа может доходить до 25%. Чтобы уменьшить вредное влияние газа на энергетические параметры насоса: напор и КПД, конструкция насоса должна быть изменена.However, the separation of the flow path of the gas separator into inlet and separation areas is ineffective, since there are no blades on the separating sleeve, and it is not a guide vane. The pressure at the inlet to the separation chamber is less than the pressure at the outlet of the screw by the amount of hydraulic losses in the confuser-diffuser sleeve. Reverse currents arise from the outlet to the inlet of the axle wheel, which reduce the pressure and disperse, crush the diameter of the gas bubbles. The gas separator cannot completely remove all free gas from the stream. At the pump inlet, the free gas content can be up to 25%. To reduce the harmful effect of gas on the energy parameters of the pump: head and efficiency, the design of the pump must be changed.

Технической проблемой группы заявляемых изобретений является создание технического решения, при котором в процессе работы газосепаратора внутри него снижается или полностью прекращается возникновение противотоков относительно основного потока пластовой жидкости (газожидкостной абразивной смеси). Что в итоге устраняет диспергирование, уменьшение диаметров пузырьков газа, предохраняет от износа внутреннюю поверхность корпуса газосепаратора, и в результате приводит к повышению надежности газосепаратора. А также создание технического решения, при котором в процессе работы повышается градиент давления в области сепарации, что наряду с устранением, или уменьшением диспергирования пузырьков газа повышает эффективность отделения свободного газа. При этом необходимо, чтобы в насосе осуществлялось непрерывное диспергирование с целью поддержания минимального значения пузырьков газа, соблюдалось определенное соотношение сил от градиента давления и скорости потока, при котором отсутствует образование газовых пробок и срыв подачи.The technical problem of the group of the claimed inventions is the creation of a technical solution in which during the operation of the gas separator inside it decreases or completely stops the occurrence of countercurrents relative to the main flow of formation fluid (gas-liquid abrasive mixture). As a result, it eliminates dispersion, a decrease in the diameter of gas bubbles, protects the inner surface of the gas separator body from wear, and, as a result, leads to an increase in the reliability of the gas separator. And also the creation of a technical solution in which, during operation, the pressure gradient in the separation area increases, which, along with the elimination or reduction of the dispersion of gas bubbles, increases the efficiency of free gas separation. In this case, it is necessary that continuous dispersion is carried out in the pump in order to maintain a minimum value of gas bubbles, a certain ratio of forces from the pressure gradient and flow rate is observed, at which there is no formation of gas locks and no flow disruption.

Техническим результатом группы изобретений является повышение надежности и эффективности работы установки с газосепаратором и лопастным насосом.The technical result of the group of inventions is to increase the reliability and efficiency of the installation with a gas separator and a vane pump.

Заявленный технический результат достигается за счёт того, что в способе откачивания пластовой жидкости с повышенным содержанием газа и абразивных частиц, заключающемся в подводе газожидкостной смеси в газосепаратор, повышении напора газожидкостной смеси в шнеке газосепаратора, закручивании потока газожидкостной смеси, разделении потока газожидкостной смеси с последующим отводом большей части отсепарированного газа в затрубное пространство и подаче дегазированной жидкости в лопастной насос с последующим сжатием и растворением оставшегося газа, в газосепараторе формируют две области, разделенные разделительной гильзой: область подвода газожидкостной смеси и область сепарации, в области подвода газожидкостной смеси на валу установлен шнек, в области сепарации – осевое колесо, причем давление на входе в область сепарации и напор газожидкостной смеси на осевое колесо, по крайней мере, на 10 % выше, чем давление на выходе из подводящей области и напор газожидкостной смеси на шнек соответственно, для каждого осевого колеса и направляющего аппарата лопастного насоса в проточной части обеспечивают диспергирование потока газожидкостной смеси, максимальный градиент давления в лопастной решетке ступени превышает средний не более чем на 10 %, при этом разница скоростей движения фаз жидкости и газа составляет не более чем 15 %.The claimed technical result is achieved due to the fact that in the method of pumping out formation fluid with an increased content of gas and abrasive particles, which consists in supplying the gas-liquid mixture to the gas separator, increasing the pressure of the gas-liquid mixture in the gas-separator screw, swirling the flow of the gas-liquid mixture, dividing the flow of the gas-liquid mixture with subsequent withdrawal most of the separated gas into the annulus and the supply of degassed liquid to the vane pump followed by compression and dissolution of the remaining gas, two areas are formed in the gas separator, separated by a separating sleeve: the area for supplying the gas-liquid mixture and the area of separation, in the area of supply of the gas-liquid mixture on the shaft a screw is installed in the separation area - an axial wheel, and the pressure at the entrance to the separation area and the pressure of the gas-liquid mixture on the axial wheel is at least 10% higher than the pressure at the outlet from the supply area and the pressure of the gas-liquid mixture on the screw corresponding Thus, for each axial wheel and guide vane of the vane pump in the flow path, the flow of the gas-liquid mixture is dispersed, the maximum pressure gradient in the vane cascade of the stage exceeds the average by no more than 10%, while the difference in the velocities of the liquid and gas phases is no more than 15 %.

Заявляемый способ имеет следующие аспекты выполнения.The inventive method has the following implementation aspects.

В зависимости от диапазона подач в газосепараторе используют шнеки разного хода и диаметра.Depending on the range of feeds in the gas separator, screws of different strokes and diameters are used.

На входе в насос установлен модуль с диспергирующими ступенями.A module with dispersing stages is installed at the pump inlet.

Заявленный технический результат достигается также за счёт того, что в погружной установке, включающей в себя лопастной насос, газосепаратор, электродвигатель, каждая ступень лопастного насоса включает рабочее колесо и направляющий аппарат, между ведущим диском рабочего колеса и нижним диском направляющего аппарата образована область, замкнутая с внутренней стороны, газосепаратор содержит корпус, установленную в корпусе защитную гильзу, последовательно установленные на валу по ходу прохождения потока газожидкостной смеси основание с отверстиями, шнек, осевое колесо, головку с каналами для прохода отсепарированной жидкости в лопастной насос и отверстиями для выхода газа в затрубное пространство, между шнеком и осевым колесом в защитной гильзе установлена разделительная гильза, включающая конфузорный и диффузорный участки, на конфузорном участке разделительной гильзы изготовлены лопатки, угол наклона которых увеличивается от входа к выходу, внутренний диаметр разделительной гильзы, по крайней мере, на 12 % меньше внутреннего диаметра защитной гильзы, угол лопастей на выходе из осевого колеса, по крайней мере, на 20 % выше, чем на выходе из шнека, рабочие колеса и направляющие аппараты лопастного насоса выполнены по технологии литья в песчаные формы, разница между диаметрами ведущего и нижнего дисков рабочего колеса и направляющего аппарата не превышает 5%.The claimed technical result is also achieved due to the fact that in a submersible installation, including a vane pump, a gas separator, an electric motor, each stage of a vane pump includes an impeller and a guide vane, between the driving disc of the impeller and the lower disc of the guide vane, an area is formed that is closed with the inner side, the gas separator contains a housing, a protective sleeve installed in the housing, a base with holes, a screw, an axial wheel, a head with channels for the passage of the separated liquid into the vane pump and holes for the gas outlet into the annulus , between the auger and the axial wheel, a separating sleeve is installed in the protective sleeve, including the confuser and diffuser sections, on the confuser section of the separating sleeve, blades are made, the angle of inclination of which increases from the inlet to the outlet, the inner diameter of the separating sleeve, in cr at least 12% less than the inner diameter of the thermowell, the angle of the blades at the exit from the axle wheel is at least 20% higher than at the exit from the auger, impellers and guide vanes of the vane pump are made using sand casting technology, the difference between the diameters of the driving and lower discs of the impeller and the guide vane does not exceed 5%.

Заявляемая погружная установка имеет следующие аспекты выполнения.The inventive submersible installation has the following implementation aspects.

Осевое колесо установлено внутри диффузорной части разделительной гильзы.The axial wheel is installed inside the diffuser part of the separating sleeve.

За осевым колесом, установленным внутри диффузорной части разделительной гильзы, установлено дополнительное осевое колесо и/или барабан.An additional axial wheel and / or drum is installed behind the axial wheel installed inside the diffuser part of the separating sleeve.

На ведущем диске рабочих колес насоса изготовлены дополнительные лопасти.Additional blades are made on the driving disc of the pump impellers.

Сущность технических решений поясняется следующим образом.The essence of the technical solutions is explained as follows.

Если в газосепараторе образованы две области, разделенные перегородкой – разделительной гильзой: подвода газожидкостной смеси (ГЖС) и сепарации. В области подвода на валу установлен шнек, в сепарационной области - осевое колесо, причем давление на входе в сепарационную область и напор осевого колеса, по крайней мере, на 10 % выше, чем давление на выходе из подводящей области и напор шнека соответственно. Таким образом обеспечивается подвод ГЖС с малым градиентом давления в шнеке и подводящей области с целью устранить вероятность образования газовых пробок на входе и срыва подачи. В сепарационной области можно обеспечить высокий градиент давления с целью эффективной сепарации газа. Области с высоким и низким градиентами давления будут разделены между собой перегородкой, таким образом будут устранены обратные токи между этими областями, которые могут привести к снижению давления в области сепарации и диспергированию ГЖС, снижению среднего диаметра пузырьков газа и эффективности сепарации.If two areas are formed in the gas separator, separated by a partition - a separating sleeve: supply of a gas-liquid mixture (GLC) and separation. In the inlet area, a screw is installed on the shaft, in the separation area - an axial wheel, and the pressure at the entrance to the separation area and the pressure of the axial wheel are at least 10% higher than the pressure at the outlet from the supply area and the pressure of the screw, respectively. Thus, the supply of gas-liquid mixture is provided with a low pressure gradient in the auger and the supply area in order to eliminate the likelihood of the formation of gas locks at the inlet and disruption of the supply. A high pressure gradient can be achieved in the separation area in order to efficiently separate the gas. Areas with high and low pressure gradients will be separated from each other by a baffle, thus eliminating backflows between these areas, which can lead to a decrease in pressure in the separation area and dispersion of the gas mixture, a decrease in the average diameter of gas bubbles and separation efficiency.

Для каждого колеса и направляющего аппарата лопастного насоса в проточной части обеспечивается диспергирование потока ГЖС, максимальный градиент давления в лопастной решетке ступени превышает средний не более чем на 10 %, при этом разница скоростей движения фаз жидкости и газа не должна отличаться более чем на 15 %.For each impeller and guide vane of the vane pump in the flow path, the dispersion of the liquid-liquid mixture is ensured, the maximum pressure gradient in the vane cascade of the stage exceeds the average by no more than 10%, while the difference in the velocities of the liquid and gas phases should not differ by more than 15%.

На каждый пузырек газа в проточной части лопастного насоса действует сила градиента давления и сила трения. Соотношение этих сил определяет разницу скоростей движения фаз жидкости и газа. Для эффективного перекачивания ГЖС в проточной части лопастных насосов желательно диспергирование потока на всем протяжении каналов лопастной решетки с целью поддержания минимального диаметра пузырьков газа. Чем меньше диаметр пузырьков газа, тем выше может быть градиент давления при заданных скоростях фаз. Также должны соблюдаться определенные соотношения скорости течения жидкости и роста давления в каналах. Скорость определяет силу трения, продвигает пузырьки газа от входа к выходу, изменение давления по длине каналов определяет силу градиента давления, которая стремится вытолкнуть пузырьки на вход в рабочее колесо. Пузырьки газа в покоящейся жидкости движутся в сторону меньшего давления. Изменения силы градиента давления по длине каналов проточной части могут привести уменьшению суммарного давления или к образованию газовой пробки и срыву подачи. Согласно исследованиям, проведенным с использованием численного моделирования, получено, что желательно, чтобы максимальный градиент давления в лопастной решетке ступени превышает средний не более чем на 10 %, при этом разница скоростей движения фаз жидкости и газа не должна отличаться более чем на 15 %.Each gas bubble in the flow path of the vane pump is affected by the force of the pressure gradient and the force of friction. The ratio of these forces determines the difference in the velocities of the phases of liquid and gas. For efficient pumping of liquid lubricants in the flow path of vane pumps, it is desirable to disperse the flow throughout the channels of the vane array in order to maintain the minimum diameter of gas bubbles. The smaller the diameter of the gas bubbles, the higher the pressure gradient can be at given phase velocities. Also, certain ratios between the fluid flow rate and the pressure growth in the channels must be observed. The speed determines the friction force, moves the gas bubbles from the inlet to the outlet, the change in pressure along the length of the channels determines the force of the pressure gradient, which tends to push the bubbles to the inlet to the impeller. Gas bubbles in a liquid at rest move towards a lower pressure. Changes in the force of the pressure gradient along the length of the channels of the flow path can lead to a decrease in the total pressure or to the formation of a gas lock and disruption of the supply. According to studies carried out using numerical modeling, it was found that it is desirable that the maximum pressure gradient in the blade cascade of the stage exceeds the average by no more than 10%, while the difference in the velocities of the liquid and gas phases should not differ by more than 15%.

В зависимости от диапазона подач в газосепараторе используют шнеки разного хода и диаметра. Шнек должен работать в оптимальном режиме. В противном случае возможно образование обратных токов, что приводит к диспергированию ГЖС, износу элементов проточной части.Depending on the range of feeds in the gas separator, screws of different strokes and diameters are used. The auger should be working optimally. Otherwise, the formation of reverse currents is possible, which leads to dispersion of the liquid-liquid mixture, wear of the elements of the flow path.

На конфузорном участке разделительной гильзы изготовлены лопатки, угол наклона которых увеличивается от входа к выходу. Это необходимо с целью эффективного разделения областей сепарации и подвода ГЖС в газосепараторе. Лопатки на конфузорном участке преобразуют скоростной напор на выходе из шнека в давление, повышая давление на входе в область сепарации газа газосепаратора.On the confuser section of the separating sleeve, blades are made, the angle of inclination of which increases from inlet to outlet. This is necessary in order to effectively separate the areas of separation and supply of liquid lubricants in the gas separator. The vanes in the confuser section convert the velocity head at the outlet of the screw into pressure, increasing the pressure at the inlet to the gas separation region of the gas separator.

Внутренний диаметр разделительной гильзы, по крайней мере, на 12 % меньше внутреннего диаметра защитной гильзы. Это необходимо, чтобы вращающееся кольцо частично дегазированной жидкости давило на неподвижное кольцо, а не на лопасти шнека, подающего ГЖС относительно малой плотности. Согласно исследованиям, проведенных с использованием численного моделирования, и аналитических расчетов выявлено, что это значение является оптимальным.The inner diameter of the separator sleeve is at least 12% smaller than the inner diameter of the thermowell. This is necessary so that the rotating ring of the partially degassed liquid presses on the stationary ring, and not on the blades of the auger that feeds liquid lubricants of relatively low density. According to studies carried out using numerical modeling and analytical calculations, it was found that this value is optimal.

Угол лопастей на выходе из осевого колеса, по крайней мере, на 20 % выше, чем на выходе из шнека. Задача шнека – подвести ГЖС, для чего нужен относительно низкий градиент давления, чтобы газ свободно проходил через лопастную решетку шнека без образования газовых пробок и срыва подачи, соответственно – малые углы на выходе из шнека. Осевое колесо в области сепарации должно создать высокий градиент давления с целью эффективной сепарации газа, поэтому должны быть большие углы на выходе.The blade angle at the exit from the axle wheel is at least 20% higher than at the exit from the auger. The task of the auger is to supply the gas mixture, for which a relatively low pressure gradient is needed so that the gas freely passes through the auger blade grate without the formation of gas locks and disruption of the feed, respectively - small angles at the outlet of the auger. The axial wheel in the separation area must create a high pressure gradient in order to efficiently separate the gas, therefore there must be large outlet angles.

Рабочие колеса и направляющие аппараты лопастного насоса выполнены по технологии литья в песчаные формы. При этой технологии шероховатость каналов проточной части больше, чем при технологии литья по выплавляемым моделям, составляет Ra 12.5 ГОСТ 2789-73. Как показывают результаты численного моделирования, именно эта величина шероховатости при турбулентном течении жидкости в проточной части влияет на поток основного ядра жидкости, обеспечивая диспергирование ГЖС, гидравлические потери при этом относительно небольшие, поэтому КПД сохраняется на приемлемом уровне.The impellers and guide vanes of the vane pump are made using sand casting technology. With this technology, the roughness of the channels of the flow path is greater than with the investment casting technology, it is Ra 12.5 GOST 2789-73. As the results of numerical modeling show, it is this value of roughness in the turbulent flow of liquid in the flow path that affects the flow of the main core of the liquid, ensuring the dispersion of the liquid-liquid mixture, the hydraulic losses are relatively small, so the efficiency remains at an acceptable level.

Между ведущим диском рабочего колеса и нижним диском направляющего аппарата образована полость, замкнутая с внутренней стороны щелевым уплотнением между ступицами рабочего колеса и направляющего аппарата. В этой области собираются пузырьки газа. Чтобы исключить выход крупного пузыря газа в проточную часть необходимо, чтобы разница между диаметрами ведущего и нижнего дисков колеса и направляющего аппарата не превышала 5 %. Величина получена на основе физических экспериментов.A cavity is formed between the driving disk of the impeller and the lower disk of the guide vane, which is closed on the inner side by a slotted seal between the hubs of the impeller and the guide vane. Gas bubbles collect in this area. To exclude the exit of a large gas bubble into the flow path, it is necessary that the difference between the diameters of the driving and lower discs of the wheel and the guide vanes does not exceed 5%. The value is obtained on the basis of physical experiments.

Осевое колесо установлено внутри диффузорной части разделительной гильзы с целью повышения надежности работы, так как между осевым колесом и корпусом две гильзы: защитная и разделительная. Кроме этого, разделительная гильза конусной формы устраняет или существенно снижает обратные токи между выходом и входом в осевое колесо на нерасчетных режимах работы.The axial wheel is installed inside the diffuser part of the separating sleeve in order to increase the reliability of operation, since there are two sleeves between the axial wheel and the body: a protective sleeve and a separating sleeve. In addition, the cone-shaped separating sleeve eliminates or significantly reduces the reverse currents between the outlet and the inlet to the axle wheel in off-design operating modes.

За осевым колесом, установленным внутри диффузорной части разделительной гильзы, установлено дополнительное осевое колесо и/или барабан с целью повышения напора и соответственно градиента давления в области сепарации.An additional axial wheel and / or drum is installed behind the axial wheel installed inside the diffuser part of the separating sleeve in order to increase the pressure and, accordingly, the pressure gradient in the separation area.

Между газосепаратором и лопастным насосом установлен модуль с диспергирующими мультифазными ступенями с целью предварительного диспергирования, уменьшения диаметров пузырьков газа. Чем меньше диаметр пузырьков, тем лучше лопастной насос работает на ГЖС.A module with dispersing multiphase stages is installed between the gas separator and the vane pump in order to pre-disperse and reduce the diameters of gas bubbles. The smaller the diameter of the bubbles, the better the vane pump works on the liquid-liquid mixture.

Конструктивно модуль с компрессорными диспергирующими ступенями может иметь общий вал с газосепаратором с целью снижения себестоимости.Structurally, the module with compressor dispersing stages can have a common shaft with the gas separator in order to reduce the cost.

С целью диспергирования газа в области между ведущим диском рабочего колеса и нижним диском направляющего аппарата на ведущем диске рабочих колес насоса изготовлены дополнительные лопасти.In order to disperse the gas in the area between the driving disc of the impeller and the lower disc of the guide vanes, additional blades are made on the driving disc of the pump impellers.

Сущность изобретения поясняется фигурами 1-5, на которых показаны:The essence of the invention is illustrated by figures 1-5, which show:

фиг. 1 – схема погружной установки в составе двигателя, газосепаратора, модуля с компрессорными диспергирующими ступенями, насоса и насосно-компрессорной трубы;fig. 1 is a diagram of a submersible installation consisting of an engine, a gas separator, a module with compressor dispersing stages, a pump and a tubing;

фиг. 2 – общий вид газосепаратора в разрезе с одним осевым колесом;fig. 2 - General view of the gas separator in section with one axial wheel;

фиг. 3 – общий вид газосепаратора в разрезе с двумя осевыми колесами;fig. 3 - General view of the gas separator in section with two axial wheels;

фиг. 4 – общий вид насоса в разрезе с диагональными ступенями;fig. 4 is a general view of the pump in section with diagonal steps;

фиг. 5 – общий вид насоса в разрезе с центробежными ступенями.fig. 5 - General view of the pump in section with centrifugal stages.

На фиг. 1-5 позициями 1-31 обозначены:FIG. 1-5 positions 1-31 indicate:

1 – электродвигатель;1 - electric motor;

2 – газосепаратор;2 - gas separator;

3 – модуль с компрессорными диспергирующими ступенями;3 - module with compressor dispersing stages;

4 – лопастной насос;4 - vane pump;

5 – насосно-компрессорные трубы;5 - tubing;

6 – корпус;6 - case;

7 – защитная гильза;7 - protective sleeve;

8 – основание;8 - base;

9 – шнек;9 - auger;

10 – осевое колесо;10 - axial wheel;

11 – головка;11 - head;

12 – канал;12 - channel;

13 – отверстие;13 - hole;

14 – разделительная гильза;14 - separating sleeve;

15 – конфузорная часть разделительной гильзы;15 - confuser part of the separating sleeve;

16 – диффузорная часть разделительной гильзы;16 - diffuser part of the separating sleeve;

17 – лопатка;17 - scapula;

18 – вал;18 - shaft;

19 – дополнительное осевое колесо и/или барабан;19 - additional axle wheel and / or drum;

20 – область подвода газожидкостной смеси;20 - the area of supply of the gas-liquid mixture;

21 – область сепарации;21 - separation area;

22 – основание насоса;22 - pump base;

23 – головка насоса;23 - pump head;

24 – корпус насоса;24 - pump casing;

25 – вал насоса;25 - pump shaft;

26 – рабочее колесо;26 - impeller;

27 – направляющий аппарат;27 - guiding device;

28 – ведущий диск;28 - leading disk;

29 – нижний диск;29 - lower disc;

30 – замкнутая область;30 - closed area;

31 – дополнительные лопасти.31 - additional blades.

Погружная установка содержит в своем составе электродвигатель 1, газосепаратор 2, модуль с компрессорными диспергирующими ступенями 3, лопастной насос 4, насосно-компрессорные трубы 5.The submersible installation contains an electric motor 1, a gas separator 2, a module with compressor dispersing stages 3, a vane pump 4, and tubing 5.

Газосепаратор 2 содержит корпус 6, установленную в корпусе защитную гильзу 7, последовательно установленные на валу по ходу прохождения потока газожидкостной смеси основание 8 с отверстиями, шнек 9, осевое колесо 10, головку 11 с каналами 12 для прохода отсепарированной жидкости в лопастной насос 4 и отверстиями 13 для выхода газа в затрубное пространство. Между шнеком 9 и осевым колесом 10 в защитной гильзе 7 установлена разделительная гильза 14, состоящая из двух частей: конфузорной части 15 и диффузорной части 16, в конфузорной части 15 разделительной гильзы 14 изготовлены лопатки 17. Осевое колесо 10 установлено внутри диффузорной части 16 разделительной гильзы 14, на валу 18.The gas separator 2 contains a housing 6, a protective sleeve 7 installed in the housing, a base 8 with holes, a screw 9, an axial wheel 10, a head 11 with channels 12 for the passage of the separated liquid into the vane pump 4 and holes 13 for gas outlet into the annulus. A separating sleeve 14 is installed between the screw 9 and the axial wheel 10 in a protective sleeve 7, consisting of two parts: a converging part 15 and a diffuser part 16, blades 17 are made in the converging part 15 of the separating sleeve 14. The axial wheel 10 is installed inside the diffuser part 16 of the separating sleeve 14, on shaft 18.

За осевым колесом 10, установленным внутри диффузорной части 16 разделительной гильзы 14, на валу 18 установлено дополнительное осевое колесо и/или барабан 19.Behind the axial wheel 10 installed inside the diffuser part 16 of the separating sleeve 14, an additional axial wheel and / or drum 19 is installed on the shaft 18.

Разделительная гильза 14 разделяет область подвода газожидкостной смеси 20 и область сепарации 21.The separating sleeve 14 separates the area for supplying the gas-liquid mixture 20 and the area of separation 21.

Лопастной насос 4 включает основание насоса 22, головку насоса 23, корпус насоса 24, вал насоса 25, на валу насоса 25 установлены ступени. Каждая ступень насоса включает рабочее колесо 26 и направляющий аппарат 27, между ведущим диском 28 рабочего колеса 26 и нижним диском 29 направляющего аппарата 27 образована область 30, замкнутая с внутренней стороны.Vane pump 4 includes a pump base 22, a pump head 23, a pump casing 24, a pump shaft 25, stages are installed on the pump shaft 25. Each stage of the pump includes an impeller 26 and a guide vane 27; between the driving disk 28 of the impeller 26 and the lower disk 29 of the guide vane 27, a region 30 is formed, which is closed on the inner side.

На ведущем диске рабочих колес 26 насоса 4 могут быть изготовлены дополнительные лопасти 31.Additional blades 31 can be made on the driving disc of the impellers 26 of the pump 4.

Способ осуществляют следующим образом. The method is carried out as follows.

После включения электродвигателя 1 шнек 18 начинает закачивать газожидкостную смесь из затрубного пространства, через отверстия в основании 8.After turning on the electric motor 1, the auger 18 begins to pump the gas-liquid mixture from the annular space, through the holes in the base 8.

В газосепараторе 2 образованы две области, разделенные перегородкой –– разделительной гильзой 14: подвода газожидкостной смеси 20 и сепарации 21.In the gas separator 2, two regions are formed, separated by a partition - the separating sleeve 14: the supply of the gas-liquid mixture 20 and the separation 21.

В области подвода газожидкостной смеси 20 на валу 18 установлен шнек 9, в области сепарации 21 - осевое колесо 10, причем давление на входе в область сепарации 21 и напор газожидкостной смеси на осевое колеса 10, по крайней мере, на 10 % выше, чем давление на выходе из области подвода газожидкостной смеси 20 и напор газожидкостной смеси в шнеке 9 соответственно.In the area of supply of the gas-liquid mixture 20, a screw 9 is installed on the shaft 18, in the separation area 21 - an axial wheel 10, and the pressure at the entrance to the separation area 21 and the pressure of the gas-liquid mixture on the axial wheel 10 are at least 10% higher than the pressure at the outlet from the area of supply of the gas-liquid mixture 20 and the pressure of the gas-liquid mixture in the screw 9, respectively.

Таким образом обеспечивается подвод ГЖС с малым градиентом давления в шнеке 9 и области подвода газожидкостной смеси 20 с целью устранить вероятность образования газовых пробок на входе в шнек 9 и срыва подачи. В области сепарации 20 можно обеспечить высокий градиент давления с целью эффективной сепарации газа. Области 20 и 21 с высоким и низким градиентами давления будут разделены между собой разделительной гильзой (перегородкой) 14. Таким образом будут устранены обратные токи между этими областями, которые могут привести к снижению давления в области сепарации 21 и диспергированию ГЖС, снижению среднего диаметра пузырьков газа и эффективности сепарации. Обратные токи являются сбором механических примесей, вращающееся кольцо с высоким содержанием механических примесей может приводить к износу элементов проточной части. Устранение обратных токов приводит к повышению надежности работы установки.Thus, the supply of the liquid-liquid mixture is provided with a low pressure gradient in the screw 9 and the area of supply of the gas-liquid mixture 20 in order to eliminate the likelihood of the formation of gas plugs at the inlet to the screw 9 and disruption of the supply. In the separation region 20, a high pressure gradient can be provided to effectively separate the gas. Areas 20 and 21 with high and low pressure gradients will be separated from each other by a separating sleeve (baffle) 14. Thus, reverse currents between these areas will be eliminated, which can lead to a decrease in pressure in the separation area 21 and dispersion of the liquid-liquid mixture, a decrease in the average diameter of gas bubbles and separation efficiency. Reverse currents are the collection of mechanical impurities, a rotating ring with a high content of mechanical impurities can lead to wear of the elements of the flow path. The elimination of reverse currents leads to an increase in the reliability of the installation.

Для каждого рабочего колеса 26 и направляющего аппарата 27 лопастного насоса 4 в проточной части должно обеспечиваться диспергирование потока ГЖС. Максимальный градиент давления в лопастной решетке ступени должен превышать средний не более чем на 10 %, при этом разница скоростей движения фаз жидкости и газа не должна отличаться более чем на 15 %.For each impeller 26 and guide vane 27 of the vane pump 4 in the flow path, the dispersion of the flow of liquid lubricants must be ensured. The maximum pressure gradient in the blade cascade of the stage should exceed the average by no more than 10%, while the difference in the velocities of the phases of the liquid and gas should not differ by more than 15%.

Газосепаратор 2 не может полностью удалить весь свободный газ из потока. На входе в насос содержание свободного газа может доходить до 25%. Чтобы уменьшить вредное влияние газа на энергетические параметры насоса: напор и КПД на входе в насос может быть установлен модуль с компрессорными диспергирующими ступенями с целью диспергирования, уменьшения среднего диаметра пузырьков газа, сжатия и растворения в пластовой жидкости.Gas separator 2 cannot completely remove all free gas from the stream. At the pump inlet, the free gas content can be up to 25%. To reduce the harmful effect of gas on the energy parameters of the pump: pressure and efficiency, a module with compressor dispersing stages can be installed at the pump inlet in order to disperse, reduce the average diameter of gas bubbles, compress and dissolve in the formation fluid.

Газосепаратор 2 работает следующим образом. Пластовая жидкость с повышенным содержанием газа и абразивных частиц из скважины попадает через отверстия в основании 8 на шнек 17. За счет приобретенного напора в шнеке 9 пластовая жидкость с повышенным содержанием газа и абразивных частиц проходит через лопатки 17, при этом повышается давление за счет уменьшения скорости вращения потока. Вращающееся на валу 18 осевое колесо 10 закручивает поток, обеспечивая высокий градиент давления в области сепарации 21.Gas separator 2 operates as follows. Formation fluid with an increased content of gas and abrasive particles from the well enters through the holes in the base 8 onto the screw 17. Due to the acquired pressure in the screw 9, the formation fluid with an increased content of gas and abrasive particles passes through the blades 17, while the pressure increases due to the decrease in speed rotation of the flow. The axial wheel 10 rotating on the shaft 18 swirls the flow, providing a high pressure gradient in the separation area 21.

Разделительная гильза 14, выполняющая защитную функцию, имеет утолщенную конфузорно-диффузорную форму. Такая форма предотвращает противотоки на периферии из области сепарации 21 в область подвода ГЖС 20.The separating sleeve 14, which performs a protective function, has a thickened converging-diffuser shape. This shape prevents countercurrents at the periphery from the separation area 21 to the supply area of the gas mixture 20.

Далее жидкость с области сепарации 21 поступает по каналам 12 головки 11 на прием насоса 4 или модуля с компрессорными диспергирующими ступенями 3, а газ через отверстия 13 отводится в затрубное пространство скважины.Further, the liquid from the separation area 21 flows through the channels 12 of the head 11 to the intake of the pump 4 or the module with the compressor dispersing stages 3, and the gas is discharged through the holes 13 into the annulus of the well.

Через основание насоса 22 поток газожидкостной смеси, в которой содержание свободного газа может достигать 25%, последовательно проходит через рабочие колеса 26 и направляющие аппараты 27. В рабочих колесах 26 создается напор в виде повышения давления и скорости вращения потока, в направляющих аппаратах 27 часть скоростного напора преобразуется в давление.Through the base of the pump 22, the flow of the gas-liquid mixture, in which the content of free gas can reach 25%, sequentially passes through the impellers 26 and the guide vanes 27. head is converted to pressure.

Пройдя через все ступени пластовая жидкость через головку 23 насоса 4 подается в насосно-компрессорные трубы 5 и поднимается на поверхность.Having passed through all the stages, the formation fluid through the head 23 of the pump 4 is fed into the tubing 5 and rises to the surface.

Таким образом, решается задача настоящего изобретения по повышению надежности и эффективности работы установки с газосепаратором и лопастным насосом.Thus, the object of the present invention is solved to improve the reliability and efficiency of the installation with a gas separator and a vane pump.

Claims (8)

1. Способ откачивания пластовой жидкости с повышенным содержанием газа и абразивных частиц, заключающийся в подводе газожидкостной смеси в газосепаратор, повышении напора газожидкостной смеси в шнеке газосепаратора, закручивании потока газожидкостной смеси, разделении потока газожидкостной смеси с последующим отводом большей части отсепарированного газа в затрубное пространство и подаче дегазированной жидкости в лопастной насос с последующим сжатием и растворением оставшегося газа, отличающийся тем, что в газосепараторе формируют две области, разделенные разделительной гильзой: область подвода газожидкостной смеси и область сепарации, в области подвода газожидкостной смеси на валу установлен шнек, в области сепарации - осевое колесо, причем давление на входе в область сепарации и напор газожидкостной смеси на осевое колесо, по крайней мере, на 10% выше, чем давление на выходе из подводящей области и напор газожидкостной смеси на шнек соответственно, для каждого осевого колеса и направляющего аппарата лопастного насоса в проточной части обеспечивают диспергирование потока газожидкостной смеси, максимальный градиент давления в лопастной решетке ступени превышает средний не более чем на 10%, при этом разница скоростей движения фаз жидкости и газа составляет не более чем 15%.1. A method for pumping out formation fluid with an increased content of gas and abrasive particles, which consists in supplying a gas-liquid mixture to the gas separator, increasing the pressure of the gas-liquid mixture in the gas-separator screw, swirling the flow of the gas-liquid mixture, dividing the flow of the gas-liquid mixture with the subsequent removal of most of the separated gas into the annulus and supplying a degassed liquid to a vane pump with subsequent compression and dissolution of the remaining gas, characterized in that two areas are formed in the gas separator, separated by a separating sleeve: the area for supplying the gas-liquid mixture and the area for separation, in the area for supplying the gas-liquid mixture, a screw is installed on the shaft, in the area of separation - axial wheel, and the pressure at the entrance to the separation area and the pressure of the gas-liquid mixture on the axial wheel is at least 10% higher than the pressure at the outlet from the supply area and the pressure of the gas-liquid mixture on the screw, respectively, for each axle wheel and the direction of the vane pump in the flow path ensure the dispersion of the gas-liquid mixture flow, the maximum pressure gradient in the vane cascade of the stage exceeds the average by no more than 10%, while the difference in the velocities of the liquid and gas phases is no more than 15%. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в зависимости от диапазона подач в газосепараторе используют шнеки разного хода и диаметра.2. The method according to claim. 1, characterized in that depending on the range of feeds in the gas separator use screws of different stroke and diameter. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на входе в лопастной насос установлен модуль с компрессорными диспергирующими ступенями.3. The method according to claim 1, characterized in that a module with compressor dispersing stages is installed at the inlet to the vane pump. 4. Погружная установка для осуществления способа по п. 1, включающая в себя лопастной насос, газосепаратор, электродвигатель, каждая ступень лопастного насоса включает рабочее колесо и направляющий аппарат, между ведущим диском рабочего колеса и нижним диском направляющего аппарата образована область, замкнутая с внутренней стороны, газосепаратор содержит корпус, установленную в корпусе защитную гильзу, последовательно установленные на валу по ходу прохождения потока газожидкостной смеси основание с отверстиями, шнек, осевое колесо, головку с каналами для прохода отсепарированной жидкости в лопастной насос и отверстиями для выхода газа в затрубное пространство, между шнеком и осевым колесом в защитной гильзе установлена разделительная гильза, включающая конфузорный и диффузорный участки, отличающаяся тем, что на конфузорном участке разделительной гильзы изготовлены лопатки, угол наклона которых увеличивается от входа к выходу, внутренний диаметр разделительной гильзы, по крайней мере, на 12% меньше внутреннего диаметра защитной гильзы, угол лопастей на выходе из осевого колеса, по крайней мере, на 20% выше, чем на выходе из шнека, рабочие колеса и направляющие аппараты лопастного насоса выполнены по технологии литья в песчаные формы, разница между диаметрами ведущего и нижнего дисков рабочего колеса и направляющего аппарата не превышает 5%.4. Submersible installation for implementing the method according to claim 1, including a vane pump, a gas separator, an electric motor, each stage of a vane pump includes an impeller and a guide vane, between the driving disk of the impeller and the lower disk of the guide vane, a region is formed that is closed on the inner side , the gas separator contains a housing, a protective sleeve installed in the housing, sequentially installed on the shaft along the flow of the gas-liquid mixture, a base with holes, a screw, an axial wheel, a head with channels for the passage of the separated liquid into a vane pump and holes for gas outlet into the annular space, between a separating sleeve is installed in the protective sleeve with a screw and an axial wheel, including the confuser and diffuser sections, characterized in that the blades are made on the confuser section of the separating sleeve, the angle of inclination of which increases from the inlet to the outlet, the inner diameter of the separating sleeve is at least 12% less than the inner diameter of the thermowell, the angle of the blades at the exit from the axle wheel is at least 20% higher than at the exit from the screw, the impellers and guide vanes of the vane pump are made using sand casting technology, the difference between the diameters driving and lower disks of the impeller and guide vane does not exceed 5%. 5. Погружная установка по п. 4, отличающаяся тем, что осевое колесо установлено внутри диффузорной части разделительной гильзы.5. Submersible installation according to claim. 4, characterized in that the axial wheel is installed inside the diffuser part of the separating sleeve. 6. Погружная установка по п. 4, отличающаяся тем, что за осевым колесом, установленным внутри диффузорной части разделительной гильзы, установлено дополнительное осевое колесо и/или барабан.6. Submersible installation according to claim 4, characterized in that an additional axial wheel and / or drum is installed behind the axial wheel installed inside the diffuser part of the separating sleeve. 7. Погружная установка по п. 4, отличающаяся тем, что между газосепаратором и лопастным насосом установлен модуль с диспергирующими мультифазными ступенями.7. Submersible installation according to claim 4, characterized in that a module with dispersing multiphase stages is installed between the gas separator and the vane pump. 8. Погружная установка по п. 4, отличающаяся тем, что на ведущем диске рабочих колес лопастного насоса изготовлены дополнительные лопасти.8. Submersible installation according to claim 4, characterized in that additional blades are made on the driving disk of the impellers of the vane pump.
RU2020138331A 2020-11-23 2020-11-23 Method for pumping formation fluid with high content of gas and abrasive particles and submersible installation with vane pump and gas separator for its implementation RU2749586C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020138331A RU2749586C1 (en) 2020-11-23 2020-11-23 Method for pumping formation fluid with high content of gas and abrasive particles and submersible installation with vane pump and gas separator for its implementation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020138331A RU2749586C1 (en) 2020-11-23 2020-11-23 Method for pumping formation fluid with high content of gas and abrasive particles and submersible installation with vane pump and gas separator for its implementation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2749586C1 true RU2749586C1 (en) 2021-06-15

Family

ID=76377417

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020138331A RU2749586C1 (en) 2020-11-23 2020-11-23 Method for pumping formation fluid with high content of gas and abrasive particles and submersible installation with vane pump and gas separator for its implementation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2749586C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2800182C1 (en) * 2022-12-15 2023-07-19 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" Method for preventing gas separator cutting during production of reservoir fluid with high content of gas and solid particles of mechanical impurities using electric centrifugal pump unit with gas separator

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5516360A (en) * 1994-04-08 1996-05-14 Baker Hughes Incorporated Abrasion resistant gas separator
EP0735913A1 (en) * 1993-12-23 1996-10-09 Pom Technology Oy Ab Apparatus and process for pumping and separating a mixture of gas and liquid
RU2149990C1 (en) * 1996-12-25 2000-05-27 Трулев Алексей Владимирович Gas separator
RU36029U1 (en) * 2003-11-19 2004-02-20 Общество с ограниченной ответственностью "Центр исследований и разработок ЮКОС" Downhole centrifugal pump gas separator
RU2241858C1 (en) * 2004-01-20 2004-12-10 Дроздов Александр Николаевич Submersible pumping system
RU2442023C1 (en) * 2010-07-07 2012-02-10 Открытое акционерное общество "Бугульминский электронасосный завод" Fluid pumping-out methods by using electric-centrifugal pump equipment and electric-centrifugal pump gas seperator equipment
RU2503808C2 (en) * 2011-07-08 2014-01-10 Алексей Владимирович Трулев Gas separator of down-hole submerged pump

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0735913A1 (en) * 1993-12-23 1996-10-09 Pom Technology Oy Ab Apparatus and process for pumping and separating a mixture of gas and liquid
US5516360A (en) * 1994-04-08 1996-05-14 Baker Hughes Incorporated Abrasion resistant gas separator
RU2149990C1 (en) * 1996-12-25 2000-05-27 Трулев Алексей Владимирович Gas separator
RU36029U1 (en) * 2003-11-19 2004-02-20 Общество с ограниченной ответственностью "Центр исследований и разработок ЮКОС" Downhole centrifugal pump gas separator
RU2241858C1 (en) * 2004-01-20 2004-12-10 Дроздов Александр Николаевич Submersible pumping system
RU2442023C1 (en) * 2010-07-07 2012-02-10 Открытое акционерное общество "Бугульминский электронасосный завод" Fluid pumping-out methods by using electric-centrifugal pump equipment and electric-centrifugal pump gas seperator equipment
RU2503808C2 (en) * 2011-07-08 2014-01-10 Алексей Владимирович Трулев Gas separator of down-hole submerged pump

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2800182C1 (en) * 2022-12-15 2023-07-19 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" Method for preventing gas separator cutting during production of reservoir fluid with high content of gas and solid particles of mechanical impurities using electric centrifugal pump unit with gas separator
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
CA2639428C (en) Gas separator within esp shroud
RU161892U1 (en) VORTEX GAS SEPARATOR
RU2547854C1 (en) Downhole swirler separator (versions)
RU2749586C1 (en) Method for pumping formation fluid with high content of gas and abrasive particles and submersible installation with vane pump and gas separator for its implementation
RU2735978C1 (en) Stage of multistage vane pump
RU2503808C2 (en) Gas separator of down-hole submerged pump
RU57389U1 (en) PUMP
RU187737U1 (en) GAS SEPARATOR-DISPERSANTER FOR SUBMERSIBLE CENTRIFUGAL ELECTRIC PUMP
RU74976U1 (en) GAS-STABILIZING CENTRIFUGAL PUMP MODULE FOR OIL PRODUCTION
GB2124929A (en) Liquid gas separator
RU203404U1 (en) Submersible plant with a vane pump and a gas separator for the production of formation fluid with a high content of gas and mechanical impurities
RU2232301C1 (en) Submersible pumping unit
RU2523943C1 (en) Gas-separator-dispersant of downhole pump for oil production
RU2526068C1 (en) Downhole separator of mechanical impurities
RU2196253C1 (en) Centrifugal oil-well pump stage
RU59752U1 (en) STEP OF SUBMERSIBLE MULTISTAGE CENTRIFUGAL PUMP
RU2774343C1 (en) Method for producing reservoir fluid containing gas and abrasive particles and a submersible unit with a pump and a gas separator for its implementation
RU208344U1 (en) Downhole gas separator of submersible installation with vane pump and electric motor
RU2789141C1 (en) Method for pumping a gas-liquid mixture and multiphase stage for implementation thereof
RU195298U1 (en) PUMP
RU2241858C1 (en) Submersible pumping system
RU186850U1 (en) GAS SEPARATOR
RU2093710C1 (en) Centrifugal modular submersible pump
RU221391U1 (en) Multistage pump
RU2362910C1 (en) Inclined-rotor stage