СКВАЖИННАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к оборудованию для сепарации многофазных сред и может быть использована для сепарации жидкостей в различных отраслях народного хозяйства, в том числе может быть использована в качестве скважинного газового сепаратора в сочетании с насосами для добычи нефти.
Известна скважинная насосная установка, включающая газовый сепаратор, размещаемый в скважине под насосом и содержащий цилиндрический корпус с входным каналом, выполненные в верхней части корпуса канал для отвода жидкости к входу насоса и патрубок для отвода жидкости и газа в кольцевой канал между стенкой скважины и насосом (см. Пирвердян A.M. Защита скважинного насоса от газа и песка. - М.: Недра, 1986. с.49).
Недостатком известного устройства является низкая надежность работы установки, что связано со снижением эффективности сепарации из-за гидравлических потерь давления, обусловленных силами трения при движении потока в протяженном патрубке для отвода жидкости и газа.
Из известных устройств наиболее близким к предлагаемому является скважинная насосная установка, включающая газовый сепаратор, размещаемый в скважине под насосом и содержащий цилиндрический корпус с выполненным внутри сепарирующим узлом в виде шнека с профилированной спиралью, входной канал, выполненные в верхней части корпуса канал для отвода жидкости к входу насоса и патрубок для отвода газа в кольцевой канал между стенкой скважины и насосом (см. Пирвердян A.M. Защита скважинного насоса от газа и песка. - М.: Недра, 1986. с.52).
Недостатком известного устройства является ограниченная область применения, обусловленная сложностью использования газового сепаратора в сочетании с электроцентробежными насосными установками, поскольку для обеспечения условий охлаждения электродвигателя требуется дополнительный кожух.
Задачей, на решение которой направлено настоящее техническое решение, является упрощение конструкции и расширение области применения установки за счет обеспечения возможности использования насосов стандартного исполнения без каких-либо дополнительных кожухов, усложняющих насосные установки в целом, и повышение технологичности конструкции с широкими возможностями для регулирования работы сепаратора в зависимости от подачи скважинного насоса при использовании наборов унифицированных сменных деталей.
Поставленная задача достигается тем, что, скважинная насосная установка содержит последовательно установленные насос и газовый сепаратор, включающий цилиндрический корпус с сепарирующим узлом в виде шнека с профилированной спиралью, верхний участок которого размещен в полости корпуса, а нижний, имеющий большую длину, чем верхний - за его пределами, патрубок для отвода газа из корпуса сепаратора в кольцевой канал, образованный между стенкой скважины и насосом, выход из которого размещен выше входных отверстий насоса, сообщающихся с кольцевым каналом для отвода жидкости, образованным стенками скважины и цилиндрическим корпусом сепаратора, при этом нижний участок сепарирующего узла сообщается с призабойной зоной скважины.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображена принципиальная схема скважинной насосной установки.
Скважинная насосная установка размещена в скважине 1 и содержит последовательно установленные насос 2 и газовый сепаратор, который включает в себя цилиндрический корпус 3 с сепарирующим узлом 4 в виде шнека с профилированной спиралью. Призабойная зона 5 скважины 1 через кольцевой канал 6, образованный стенками скважины 1 и цилиндрическим корпусом сепаратора 3, сообщается с входными отверстиями 7 насоса 2. Патрубок 8 для отвода газа из корпуса 3 сепаратора в кольцевой канал 9, образованный между стенкой скважины 1 и насосом 2, имеет выход, размещенный выше входных отверстий 7 насоса 2. Сепарирующий узел 4, выполненный в виде шнека с профилированной спиралью, имеет верхний участок, размещенный в полости корпуса 3, и нижний участок 10, имеющий большую длину, чем верхний участок, который размещенн за пределами корпуса 3. При этом нижний участок 10 сепарирующего узла 4 сообщается с призабойной зоной 5 скважины 1.
Установка работает следующим образом.
Пластовая жидкость с газом из призабойной зоны 5 поступает в полость нижнего участка 10 сепарирующего узла, где при движении по спиральным каналам обеспечивается вращательное движение смеси жидкости и газа. Жидкая среда за счет центробежных сил оттесняются к стенкам скважины 1 и направляется в кольцевой канал 6 для отвода жидкости в направлении к входным каналам 7 насоса 2. Газовая среда за счет центробежных сил оттесняются к центру нижнего участка 10. В верхнем участке сепарирующего узла 4, уже внутри корпуса 3, происходит окончательное отделение газа от жидкости, и газ скапливается в верхней части корпуса 3. Из цилиндрического корпуса 3 газ через патрубок 8 отводится в кольцевой канал 9, образованный между стенкой скважины 1 и насосом 2. Выход из патрубка 8 для отвода газа размещен выше входных отверстий 7 насоса 2, что препятствует проникновению газа в насос 2 через входные отверстия 7.
Выбор оптимальных геометрических размеров сепарирующего узла 4, выполненного в виде шнека с профилированной спиралью, и выбор размеров каналов 5, 6, патрубка 8 зависит от газового фактора, дебита скважины и, соответственно, от подачи насоса. При решении задачи по регулированию работы сепаратора, в составе скважинной насосной установки, подбор оптимальной формы каналов должен осуществляться в зависимости от подачи насоса. Возможности для регулировки сепаратора и насосной установки в целом обеспечиваются за счет использования унифицированных и сменных деталей 3, 4, 8, 10. Для разных исполнений сепаратора можно использовать универсальный корпус 3 одного и того же исполнения, а оптимальные гидродинамические условия обеспечиваются за счет использования сменных деталей 10 и 8 с различной длиной. Такое техническое решение позволяет за счет гибкой регулировки повысить эффективность работы сепаратора и насосной установки в целом, и делает конструкцию скважинной насосной установки более технологичной при изготовлении изделия и при его эксплуатации.
Кроме того, данное техническое решение обеспечивает условия входа жидкости в насос из кольцевого канала, образованного стенкой скважины 1 и стенкой корпуса насоса 2, без каких-либо дополнительных деталей в виде кожуха. Таким образом, достигается технический результат, заключающийся в обеспечении возможностей для использования большинства типов насосов стандартного исполнения (штанговые, винтовые, центробежные насосы). Не требуется применение кожуха, и в полной мере используется площадь сечения ствола скважины, что наиболее важно для скважин с высокими дебитами.