ПОГРУЖНАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ДОБЫЧИ НЕФТИ
DEEP-WELL PUMP FOR OIL EXTRACTION

Изобретение относится к технике добычи нефти, в частности к скважинным электроцентробежным насосам.
Изобретение может быть использовано при откачке из скважин жидкостей, содержащих механические примеси.
Известно устройство для добычи нефти (патент России №2183256, Е21В 43/00, Е21В 43/38, F04B 47/00, 10.06.2002), содержащее спущенные в скважину насос с погружным электродвигателем, центробежный сепаратор твердых частиц и отстойник. В данном устройстве поток жидкости с остаточными твердыми частицами, не отделившимися при магнитной и гравитационной сепарации, поступает в центробежный сепаратор на приеме насоса. Поток закручивается, и остаточные твердые частицы в поле центробежных сил перемещаются на периферию сепаратора, поступая затем по каналу в отстойник.
Недостатком устройства является низкая эффективность и надежность вследствие проведения центробежной сепарации выше погружного электродвигателя непосредственно перед поступлением жидкости на прием насоса. При этом отделенные частицы оседают в отстойник по каналу, проходящему вдоль сепаратора. Кроме того, электроэнергия подводится к погружному двигателю по кабелю, проходящему вдоль насоса и центробежного сепаратора твердых частиц. Канал осаждения твердых частиц и кабель ограничивают в скважине диаметральный габарит сепаратора и его эффективность, что негативно влияет также на надежность эксплуатации. Помимо этого, канал осаждения твердых частиц из-за отсутствия движения в нем жидкости подвержен опасности засорения и зарастания грязью.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является погружная насосная установка для добычи нефти (патент России №2278959, Е21В 43/00, Е21В 43/38, 20.02.2006), содержащая спущенные в скважину насос с погружным электродвигателем, центробежный сепаратор твердых частиц и отстойник. Центробежный сепаратор твердых частиц расположен ниже погружного электродвигателя с возможностью передачи крутящего момента с вала погружного электродвигателя на вал центробежного сепаратора твердых частиц. При этом ротор центробежного сепаратора твердых частиц окружен неподвижной винтовой решеткой. Ход нарезки лопаток этой решетки противоположен направлению вращения ротора центробежного сепаратора твердых частиц. В одном из вариантов выполнения установки погружной электродвигатель имеет кожух, гидравлически связанный в верхней части с приемом насоса, а в нижней части - с выходом очищенной жидкости из центробежного сепаратора твердых частиц.
Недостатком данной погружной насосной установки для добычи нефти является низкая эффективность и надежность вследствие забивания каналов неподвижной винтовой решетки центробежного сепаратора механическими примесями. При этом отдельные частицы оседают в отстойнике, проходя по каналу осаждения твердых частиц вдоль центробежного сепаратора. Канал осаждения твердых частиц из-за малого диаметра и низкой скорости движения в нем жидкости подвержен опасности засорения механическими примесями и зарастания грязью.
Решаемая задача и ожидаемый технический результат заключаются в повышении эффективности и надежности погружной насосной установки для добычи нефти с высокой концентрацией механических примесей за счет исключения из установки подверженного засорению канала осаждения твердых частиц для отвода механических примесей в отстойник. Отделение механических примесей в добываемой жидкости обеспечивается в течение всего периода работы насоса, что позволяет избежать его засорение и уменьшить износ, соответственно значительно увеличится наработка скважины.
Поставленная задача решается тем, что предлагаемая погружная насосная установка для добычи нефти, содержащая насос с погружным электродвигателем, имеющим кожух, гидравлически связанный в верхней части с приемом насоса, а в нижней части - с выходом очищенной жидкости из сепаратора механических примесей, и отстойник механических примесей, отличается тем, что гравитационный сепаратор механических примесей состоит из концентрически расположенных труб, внутренняя труба соединена с внешней трубой при помощи муфты, верхняя часть внешней трубы ниже муфты, но выше нижнего торца внутренней трубы, и нижняя часть внутренней трубы гидравлически сообщает забой скважины через кожух с приемом насоса, отстойник механических примесей выполнен в виде продолжения внешней трубы гравитационного сепаратора, снабжен подпружиненным клапаном, установленным в нижней части отстойника, причем расстояние от погружной насосной установки до клапана больше, чем расстояние от погружной насосной установки до интервала перфорации.
На чертеже представлена схема заявляемой погружной насосной установки для добычи нефти, где:
1 - насос,
2 - погружной электродвигатель (ПЭД),
3 - кожух ПЭД,
4 - прием насоса,
5 - внешняя труба,
6 - внутренняя труба,
7 - отверстия во внешней трубе 5,
8 - отверстия в нижней части внутренней трубы 6,
9 - механические примеси,
10 - клапан,
11 - пружина,
12 - зумпф,
13 - пласт,
14 - скважина,
15 - переводник,
16 - муфта,
17 - интервал перфорации.
Погружная насосная установка для добычи нефти содержит насос 1 с погружным электродвигателем 2, имеющим кожух 3, гидравлически связанный в верхней части с приемом насоса 4, а в нижней части - с выходом очищенной жидкости из гравитационного сепаратора механических примесей. Гравитационный сепаратор механических примесей выполнен в виде двух концентрически расположенных труб: внешней 5 и внутренней 6. Внешняя труба 5 соединена с кожухом 3 при помощи переводника 15. Внутренняя труба 6 соединена с внешней трубой 5 при помощи муфты 16. В трубе 5 под муфтой 16, но выше нижнего торца трубы 6 имеются отверстия 7; в нижней части трубы 6 имеются отверстия 8. Отстойник механических примесей выполнен в виде продолжения внешней трубы 5, в нижнем торце оборудованной клапаном 10 с пружиной 11. Расстояние от погружной насосной установки для добычи нефти до клапана 10 больше, чем расстояние от погружной насосной установки для добычи нефти до интервала перфорации 17.
Предлагаемая погружная насосная установка для добычи нефти работает следующим образом. Поток добываемой жидкости поступает из пласта 13 в скважину 14, затем через отверстия 7 трубы 5 в отверстия 8 трубы 6. При входе добываемой жидкости в отверстие 8 происходит ее разворот на 180 градусов. Механические примеси под действием гравитационных сил направляются в отстойник и накапливаются над клапаном 10, а очищенная жидкость по внутренним полостям труб 6 и 5 - в кожух 3 и далее на прием насоса 4. По мере накопления механических примесей 9 масса их над клапаном 10 увеличивается, и он под действием силы тяжести механических примесей 9 открывается, сообщая отстойник механических примесей и зумпф 12 скважины 14. Расстояние от погружной насосной установки для добычи нефти до клапана 10 должно быть больше, чем расстояние от погружной насосной установки для добычи нефти до интервала перфорации 17 для предотвращения смешивания восходящего потока скважинной добываемой жидкости к погружной насосной установке и осаждаемых из отстойника механических примесей. После сброса механических примесей из отстойника механических примесей клапан 10 освобождается от силы тяжести, обусловленной весом накопленных механических примесей, и под действием пружины 11 закрывается, тем самым перекрывая сообщение добываемой жидкости через нижнюю часть внешней трубы 5 и далее через кожух 3 с приемом насоса 4.
Применение предлагаемой погружной насосной установки для добычи нефти позволяет избежать засорение и уменьшить износ насоса, значительно увеличить наработку скважины путем отделения механических примесей в добываемой жидкости в течение всего периода работы насоса, что существенно повышает эффективность и надежность насосной добычи нефти по сравнению с известными техническими решениями.