НАСОСНАЯ УСТАНОВКА

Изобретение относится к насосным установкам и может использоваться для добычи нефти, воды и других жидкостей из скважин.
7
7
7
7
7
Известны насосные установки по патентам: RU 2183256 С2, МПК Е21В 43/00, Е21В 43/38, F04B 47/00 от 10.06.2002; US RE35454 А, МПК Е21В 43/38 от 18.02.1997; US 6382317 А, МПК Е21В 43/38 от 07.05.2002; US 6698521 А, МПК Е21В 43/38 от 02.03.2004; RU 2278959 С2, МПК Е21В 43/00, Е21В 43/38 от 27.06.2006.
3
Основной недостаток этих установок заключается в том, что сепарация твердых частиц осуществляется в направлении противоположном направлению потока жидкости в насосе. В результате частицы оседают на дно скважины или в специальный отстойник. Это приводит либо к засорению скважины, либо к переполнению отстойника. В конечном итоге необходимо вынимать насосную установку из скважины, и проводить дорогостоящие очистные и спускоподъемные операции. Расчеты показывают, что при содержании песка в одном литре выкачиваемой жидкости, например 1 гр и при подаче насоса, например 1000 м в сутки в скважине за месяц осядет 30000 кг песка.
7
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является насосная установка, известная по патенту US 6698521 А, МПК Е21В 43/38 от 02.03.2004., включающая центробежный насос с эжекторной системой всасывания на выходе из насоса, сепаратор твердых частиц, сепаратор газа и привод.
Основной недостаток этой установки, также как и предыдущих изобретений заключается в том, что сепарация твердых частиц осуществляется в направлении противоположном направлению потока жидкости в насосе. Вследствие этого механическая энергия частиц не используется для их подачи во всасывающие каналы эжекторной системы и снижается коэффициент полезного действия насосной установки. Частицы накапливаются в отстойнике, и для того чтобы их подать в эжекторную систему по специальной всасывающей трубе, частицы должны находиться во взвешенном состоянии. Для этого используется нагнетательная труба, по которой жидкость под давлением на выходе из насоса подается в отстойник через форсунку и приводит частицы во взвешенное состояние. В результате жидкость циркулирует с выхода насоса по нагнетательной трубе к отстойнику и обратно через насос к выходу. Значительная доля частиц из отстойника захватывается этим потоком и циркулирует вместе с ним, подвергая износу рабочие органы насоса. При этом расходуется дополнительная энергия на циркуляцию потока и снижается коэффициент полезного действия насосной установки в целом.
Дополнительным недостатком, указанной выше насосной установки является то, что для обеспечения подачи твердых частиц из отстойника к эжекторной системе всасывающая труба, пролегающая параллельно насосу, должна иметь размеры поперечного сечения, исключающие ее засорение. Наличие трубы, пролегающей параллельно насосу увеличивает диаметральный габарит насосной установки и снижает ее область применения.
Следует отметить так же, как недостаток то, что сепарация газа из насосной установки осуществляется в обсадную колонну. При этом энергия газа не используется для создания дополнительного напора насосной установки, то есть не обеспечивается газлифт, так как газ не поступает в эжекторную систему и соответственно в насосно-компрессорную трубу для подачи жидкости на поверхность.
Задачей изобретения является получение технического результата, выражающегося в обеспечении эффективного выноса из скважины твердых частиц, снижения абразивного износа центробежного насоса и создания газлифта.
Указанная задача достигается тем, что подача твердых частиц и газа во всасывающие каналы эжекторной системы осуществляется непосредственно сепаратором твердых частиц и сепаратором газа, выходные каналы которых, сообщены со всасывающими каналами эжекторной системы кожухом.
Проведенный научно-технический анализ предложения и уровня техники свидетельствует о том, что предлагаемое техническое решение для специалиста не следует явным образом из уровня техники, при этом признаки изложенной совокупности взаимосвязаны, находятся в причинно-следственной связи с ожидаемым результатом и являются необходимыми и достаточными для его получения. Все это свидетельствует о том, что предложение имеет изобретательский уровень.
Изобретение поясняется чертежом, представленным на фиг.1, где насосная установка изображена в разрезе (центробежный насос показан не в разрезе);
Насосная установка, представленная на фиг.1 включает центробежный насос 1, содержащий на выходе эжекторную систему 2 для закачивания в насосно-компрессорную трубу 3 газожидкостную смесь с твердыми частицами из полости кожуха 4. Рабочие колеса (не показаны) центробежного насоса 1 приводятся во вращение электроприводом 5 посредством вала 6 сепаратора 7. Сепаратор 7 устанавливается на входе в насос 1 и очищает жидкость, поступающую через него в насос 1 от твердых частиц и газа, вынося их в полость кожуха 4. Кожух 4 выполнен, например, в виде трубы, установленной поверх насоса 1, полость которой герметично объединяет всасывающие каналы 8 эжекторной системы 2, выходные каналы газа 9 и выходные каналы твердых частиц 10 сепаратора 7.
Работает установка следующим образом: электропривод 5 (см. фиг.1) вращает вал 6 сепаратора 7 и соответственно рабочие колеса (не показаны) центробежного насоса 1. Жидкость (показана стрелками) поступает в насос 1 через входные отверстия 11 сепаратора 7. Проходя через центробежный насос 12 сепаратора 7, жидкость раскручивается и ее часть вместе с твердыми частицами выбрасывается через выходные каналы 10 в полость кожуха 4. Под действием напора центробежного насоса 12 твердые частицы, минуя основной насос 1, достигают всасывающих каналов 8 эжекторной системы 2 и по этим каналам поступают в насосно-компрессорную трубу 3, по которой выводятся из скважины. Энергия, затраченная на сепарацию твердых частиц, используется общим потоком жидкости в насосно-компрессорной трубе. Это повышает эффективность насосной установки по сравнению с аналогами.
Таким образом, выброс твердых частиц из скважины, минуя основной центробежный насос 1, снижает его абразивный износ и повышает долговечность.
Далее очищенная жидкость от твердых частиц раскручивается активатором 13 сепаратора 7. У поверхности вала 6 из жидкости выделяется газ, который по каналам 9 поступает в полость кожуха 4 и вместе с твердыми частицами поступает во всасывающие каналы 8 эжекторной системы 2 и далее в насосно-компрессорную трубу 3. Газ перемешивается с жидкостью в насосно-компрессорной трубе, создает газожидкостную среду и обеспечивает ее подачу на поверхность с минимальными затратами энергии. Это повышает эффективность насосной установки в целом. Далее очищенная жидкость от твердых частиц и газа по каналам 14 поступает в центробежный насос 1, в эжекторную систему 2 и по насосно-компрессорной трубе 3 подается на поверхность.
Таким образом, изобретение позволяет получить технический результат, выражающийся в обеспечении эффективного выноса из скважины твердых частиц, снижении абразивного износа центробежного насоса и создания газлифта.