УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАКАЧКИ ГАЗОЖИДКОСТНОЙ СМЕСИ В ПРОДУКТИВНЫЙ ПЛАСТ
DEVICE FOR PUMPING GAS-LIQUID MIXTURE TO PRODUCTIVE FORMATION

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано в системе законтурного и внутриконтурного заводнения при разработке нефтяной залежи с поддержанием пластового давления.
Известна насосная установка для подъема жидкости из нефтяной скважины (патент RU №2112890, МПК 8 F04B 47/00, опубл. в бюл. №16 от 10.06.1998 г.), содержащая лифтовые трубы, цилиндр с нижним всасывающим клапаном, эксцентрично расположенный средний всасывающий клапан и приемную камеру низкого давления, при этом цилиндр дополнительно снабжен верхним всасывающим клапаном, расположенным выше и соосно со средним всасывающим клапаном и приемной камерой высокого давления, расположенной под камерой низкого давления, связанной с ней лифтовыми трубами, причем верхняя часть приемной камеры высокого давления соединена со скважиной через выпускной клапан.
Недостатком данной насосной установки является ограниченность ее в применении, так как она работоспособна при условии, что давление газа на приеме всасывающего клапана должно быть больше, чем давление у входа жидкости в цилиндр, поэтому когда на прием насоса поступает газ с низким давлением, установка не работает.
Наиболее близким по техническому решению является устройство для закачки газожидкостной смеси в продуктивный пласт (патент RU №2257491, МПК 8 F04B 47/00, опубл. в бюл. №21 от 27.07.2005 г.), содержащее неподвижный цилиндр с приемами для жидкости и газа, подвижное плунжерное устройство, включающее всасывающий и нагнетательный клапаны и два плунжера, соединенные между собой патрубком с фильтром, при этом устройство снабжено кожухом с герметизирующим узлом, образующим верхнюю и нижнюю камеры с индивидуальными приемами для газа и жидкости, причем каждая из них связана с полостью цилиндра посредством клапанов.
Недостатками данной конструкции являются:
- во-первых, низкая производительность плунжерного устройства, что не позволяет производить газожидкостную смесь для закачки сразу в несколько нагнетательных скважин;
- во-вторых, низкая эффективность смешивания газа и воды в камере приема жидкости и газа в связи с тем, что вода подается снизу, а газ сверху, поэтому частично газ уходит в межколонное пространство;
- в-третьих, для смешивания газа и жидкости газ должен подаваться в камеру для приема жидкости и газа под большим давлением, что требует дополнительных затрат на установку компрессора на устье скважины.
Технической задачей изобретения является увеличение производительности устройства, позволяющего производить газированную жидкость для закачки в продуктивные пласты сразу нескольких скважин, а также повышение эффективности смешивания газа и воды с возможностью подачи газа в камеру приема жидкости и газа под низким давлением.
Поставленная техническая задача решается устройством для закачки газожидкостной смеси в продуктивный пласт, содержащим размещенные в шурфе концентрично вставленные друг в друга внутреннюю колонну труб, оборудованную камерой для приема жидкости и газа, и наружную колонну труб с герметизирующим узлом, расположенным снизу между колоннами труб, причем камера для приема жидкости и газа сообщена с межколонным пространством выше узла герметизации и снабжена снизу погружным насосом, вход которого сообщен с внутришурфным пространством, в которое осуществляется подача жидкости.
Новым является то, что погружной насос выполнен электрическим винтовым, роторным или центробежным, а камера для приема жидкости и газа выполнена в виде камеры низкого давления струйного насоса, вход которого сообщен с выходом погружного насоса, а выход - с внутренней колонной труб, при этом в межколонное пространство под давлением осуществляется подача газа с возможностью его всасывания в камеру низкого давления.
На чертеже представлена схема устройства для закачки газожидкостной смеси в продуктивный пласт.
Устройство содержит шурф 1, в котором размещены концентрично вставленные друг в друга внутренняя колонна труб 2, оборудованная камерой 3 для приема жидкости и газа, и наружная колонна труб 4 с герметизирующим узлом (узел герметизации) 5, расположенным снизу между внутренней 2 и наружной 4 колоннами труб.
Камера 3 для приема жидкости и газа снабжена снизу погружным насосом 6 с электродвигателем 7, который выполнен электрическим винтовым, роторным или центробежным. Вход погружного центробежного насоса 6 выполнен в виде радиальных отверстий 8 во внутренней колонне труб 2 и сообщен с внутришурфным пространством 9.
Камера 3 для приема жидкости и газа выполнена в виде камеры низкого давления струйного насоса 10. Вход 11 струйного насоса 10 сообщен с выходом 12 погружного насоса 6 с помощью эжектора 13, а выход 14 струйного насоса 10 сообщен с внутренней колонной труб 2. Камера 3 для приема жидкости и газа сообщена с межколонным пространством 15 выше узла герметизации 5.
Устройство работает следующим образом.
Устройство, как показано на чертеже, монтируют в шурфе 1. После чего подают жидкость (например, сточную воду) во внутришурфное пространство 9 шурфа 1, а в межколонное пространство 15 между внутренней 2 и наружной 4 колоннами труб под давлением осуществляют подачу газа. Запускают в работу погружной насос 6.
Смешение жидкости и газа происходит в камере низкого давления 3 струйного насоса 10, при этом жидкость поступает из внутришурфного пространства 9 шурфа 1 через радиальные отверстия 8 во внутреннюю колонну труб 2 и далее на прием погружного насоса 6, который под давлением через эжектор 13 подает жидкость на вход 11 струйного насоса 10 в камеру низкого давления 3.
В результате в камере низкого давления 3 создается пониженное давление за счет высокой скорости потока жидкости в эжекторе 13, а поскольку камера низкого давления 3 через сквозные отверстия 16 сообщена с межколонным пространством 15, куда под низким давлением подается газ, то из-за пониженного давления в камере низкого давления 3 струйного насоса 10 туда из межколонного пространства 15 через сквозные отверстия 16 засасывается газ. Благодаря этому в камере низкого давления 3 струйного насоса 10 обеспечивается интенсивное всасывание газа из межколонного пространства 15 и его последующее смешивание с жидкостью в струйном насосе 10, при этом образуется газированная жидкость, которая поступает на выход 13 струйного насоса 10, и по внутренней колонне труб 2 попадает в напорный трубопровод 17, с помощью которого газированная жидкость распределяется по скважинам, в продуктивные пласты которых закачивается.
При прокачке жидкости через эжектор 13 в камере низкого давления 3 создается пониженное давление, это происходит за счет высокой скорости потока жидкости, которая под давлением поступает в камеру низкого давления 3 благодаря напору, развиваемому погружным насосом 6 в эжекторе 13.
Предложенное устройство снабжено погружным насосом, выполненным электрическим винтовым, роторным или центробежным, благодаря чему увеличивается производительность устройства, что позволяет производить газированную жидкость для закачки в продуктивные пласты сразу нескольких скважин. Кроме того, предложенное устройство имеет высокую эффективность смешивания газа и воды, так как камера для приема жидкости и газа выполнена в виде камеры низкого давления струйного насоса, поэтому подача газа в камеру смешивания с жидкостью происходит при низком давлении, а это исключает дополнительные затраты на установку компрессора.