ПОГРУЖНОЙ СТРУЙНЫЙ НАСОС
SUBMERSIBLE JET PUMP

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при механизированной добыче нефти в условиях повышенного газосодержания или выноса механических примесей.
Известные погружные струйные насосы состоят из сопла, приемной камеры, камеры смешения и диффузора. Для выравнивания профиля скорости потока рекомендуется, чтобы длина камеры смешения для жидких сред составляла 6-10 диаметров камеры смешения [Соколов Е.Я., Зингер Н.М. Струйные аппараты. - М:. Энергоатомиздат, 1989. С.72]. При работе на многофазной смеси, чтобы улучшить гомогенизацию эжектируемого и рабочего потоков в струйных насосах, приходится удлинять камеру смешения. Это связано с тем, что образование однородной (например, газожидкостной) эмульсии требует большей длины пути перемешивания, чем выравнивание профиля скорости однофазного потока. Так, известен струйный насос с длиной цилиндрического участка камеры смешения, равной 30-32 диаметрам камеры смешения [авторское свидетельство №767405, F04F 5/04, 30.09.80].
Недостатком указанного устройства является увеличенная длина струйного насоса, что приводит к дополнительному увеличению металлоемкости конструкции, а также снижению КПД струйного насоса из-за гидравлических потерь в камере смешения.
Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату является погружной струйный насос, спущенный в скважину на насосно-компрессорных трубах и устанавливаемый на выходе погружной насосной установки для добычи нефти, который содержит сопло, приемную камеру, камеру смешения, диффузор и обратный клапан, установленный ниже сопла, при этом через перепускные каналы пространство под обратным клапаном сообщено с затрубным пространством скважины, а пространство над обратным клапаном сообщено с приемной камерой [патент РФ №2295631, E21B 43/00, F04F 5/54, 20.03.2010]. Струйный насос входит в состав погружной насосной установки и выполнен в виде модуля, спускаемого и извлекаемого из скважины посредством канатной техники.
Недостатком известного устройства является увеличение его длины из-за дополнительной установки клапана ниже сопла, что приводит к повышению металлоемкости.
Предлагаемая конструкция позволяет увеличить степень гомогенизации смеси рабочей и эжектируемой жидкости без увеличения габаритной длины, ведущей к повышению металлоемкости конструкции.
Указанный результат достигается тем, что в погружном струйном насосе, устанавливаемом в насосно-компрессорных трубах на выходе погружной насосной установки для добычи нефти и содержащем сопло, приемную камеру, камеру смешения, диффузор и обратный клапан, связанный с приемной камерой и соединенный с затрубным пространством через перепускные каналы, согласно изобретению, обратный клапан размещен выше сопла, а камера смешения выполнена в виде по меньшей мере двух расходящихся каналов, объединенных на ее концах.
Перепускные каналы могут быть снабжены полостью для сбора механических примесей.
Размещение обратного клапана выше сопла уменьшает габаритную длину и металлоемкость струйного насоса по сравнению с прототипом.
Наличие расходящихся каналов, имеющих значительную протяженность по сравнению с прямолинейными, позволяет при сохранении осевых габаритов насоса существенно увеличить длину камеры, что способствует усилению турбулизации эжектируемой и рабочей жидкостей как внутри каналов, так и при их слиянии. В итоге увеличивается степень гомогенизации смеси рабочей и эжектируемой жидкости без увеличения габаритной длины.
Погружной струйный насос может быть спущен в скважину на насосно-компрессорных трубах либо спускаться и извлекаться из скважины посредством канатной техники.
Сущность заявленного устройства поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично представлен заявляемый струйный насос, продольный разрез; на фиг.2 - продольное сечение A-A на фиг.1; на фиг.3 - схема струйного насоса с полостью для сбора механических примесей.
Струйный насос содержит сопло 1, приемную камеру 2, камеру смешения 3, обратный клапан 4, диффузор 5. Камера смешения 3 выполнена в виде системы расходящихся каналов 6, объединенных в один на нижнем и верхнем концах камеры 3, расходящихся после приемной камеры 2 и сходящихся перед диффузором 5. Общая длина камеры смешения 3 может оставлять от 6-10 ее входного диаметра. Обратный клапан 4 расположен выше сопла 1 на выходе приемной камеры 2. Пространство над клапаном 4 гидравлически сообщено с затрубным пространством через перепускные каналы 7. Перепускные каналы 7 могут быть снабжены полостью 8 для сбора механических примесей, расположенной между затрубным пространством и обратным клапаном 4.
Струйный насос работает следующим образом.
При нагнетании рабочей жидкости (контурные стрелки) через сопло 1 в приемной камере 2 создается разрежение, обратный клапан 4 открывается, и начинается процесс эжектирования. Эжектируемая смесь (черные стрелки), поступающая из затрубного пространства через перепускные каналы 7, попадает в приемную камеру 2 струйного насоса и поднимается вместе с рабочей жидкостью (заштрихованные стрелки) в камеру смешения 3. В струйный насосе, снабженном полостью 8 для сбора механических примесей, эжектируемая смесь при прохождении через перепускные каналы 7 разворачивается на 90 градусов, при этом содержащиеся в ней твердые частицы под действием силы тяжести оседают в полости 8, что препятствует засорению клапана 4 (фиг.3). В начале камеры смешения 3 поток жидкости распределяется по системе каналов 6, а перед диффузором 5 вновь объединяется, при этом происходит дополнительное перемешивание рабочей и эжектируемой жидкостей, увеличивается степень гомогенизации смеси и, как следствие, улучшается эффективность струйного насоса. Клапан 4 препятствует перетеканию рабочей жидкости из струйного насоса в затрубное пространство даже в случае отсутствия разрежения в приемной камере 2 струйного насоса.