ПОГРУЖНАЯ НАСОСНО-ЭЖЕКТОРНАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использована при механизированной добыче нефти в условиях повышенного газосодержания или выноса механических примесей.
Известна скважинная насосная установка, включающая основной насос и установленный за ним струйный насос, содержащий сопло, приемную камеру, камеру смешения и диффузор [авторское свидетельство №954623, F04D 13/08,30.08.82].
Недостатком указанной установки является возможность перетекания добываемой жидкости из нагнетательной линии насоса в затрубное пространство через отверстия приемной камеры струйного насоса, что препятствует выводу погружной установки на рабочий режим.
Наиболее близкой к заявляемой по технической сущности является погружная насосно-эжекторная установка, содержащая спущенный на насосно-компрессорных трубах (НКТ) погружной насос, посадочное седло, струйный насос, размещенный в НКТ на выходе погружного насоса и содержащий сопло, приемную камеру, камеру смешения, диффузор и обратный клапан, установленный ниже сопла, при этом через направляющие 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 выполнен в виде модуля, спускаемого и извлекаемого из скважины посредством канатной техники.
Недостатком известной установки является увеличение длины струйного насоса из-за установки клапана ниже сопла, что приводит к повышению металлоемкости. Кроме того, клапан соединен с приемной камерой длинным каналом, что увеличивает гидравлическое сопротивление на участке между затрубным пространством и приемной камерой и приводит к дополнительным потерям эжектируемой жидкости, уменьшению коэффициента инжекции струйного насоса и возрастанию инерционности открытия клапана.
Техническим преимуществом предлагаемой полезной модели является уменьшение габаритной длины и металлоемкости погружного струйного насоса, а следовательно, и погружной насосно-эжекторной установки в целом.
Указанный результат достигается тем, что в погружной насосно-эжекторной установке, содержащей спущенный на насосно-компрессорных трубах погружной насос, расположенное в колонне насосно-компрессорных труб после погружного насоса посадочное седло, в котором закреплен струйный насос, имеющий сопло, приемную камеру с входными отверстиями, камеру смешения, диффузор и обратный клапан, гидравлически связанный с приемной камерой, согласно полезной модели, обратный клапан установлен в насосно-компрессорных трубах, а струйный насос снабжен уплотнениями, расположенными выше и ниже входных отверстий приемной камеры и обеспечивающими гидравлическое сообщение отверстий с затрубным пространством.
Клапан может быть установлен, например, в специально выполненной расширенной части НКТ.
Установка клапана в НКТ открывает возможность для регулирования момента его открытия с поверхности, например, гидравлически через трубку, установленную вдоль НКТ, или электрически по проводу вдоль НКТ, или механически с помощью троса.
Для обеспечения необходимого расхода жидкости может быть установлено два или более обратных клапана меньшего диаметра, размещенных на одном уровне.
Сущность заявленного устройства поясняется чертежами, где на фиг. 1 схематично представлена предлагаемая насосно-эжекторная установка с одним обратным неуправляемым клапаном; на фиг. 2 - насосно-эжекторная установка с управляемым электромагнитным клапаном.
Погружная насосно-эжекторная установка содержит погружной насос 1, спущенный на насосно-компрессорных трубах 2, в которых выше погружного насоса 1 размещено посадочное седло 3 для струйного насоса (фиг. 1, 2), последний может спускаться и извлекаться из насосно-эжекторной установки посредством канатной техники. Струйный насос содержит сопло 4, приемную камеру 5 с входными отверстиями 6, камеру смешения 7 и диффузор 8. В выступающей части 9 колонны НКТ 2 напротив приемной камеры 5 струйного насоса установлен обратный клапан, который может быть неуправляемым, например, шариковым 10 (фиг. 1) или управляемым, например, электромагнитным 10 (фиг. 2). В качестве управляемого обратного клапана может быть также применен гидравлический клапан. Обратный клапан 10 или 12 гидравлически сообщается с затрубным пространством и с приемной камерой 5 струйного насоса посредством установки уплотнений 11 выше и ниже входных отверстий 6 приемной камеры между НКТ и корпусом струйного насоса (фиг. 1, 2). Уплотнения 11 обеспечивают герметичность пространства между приемной камерой 5 струйного насоса и обратным клапаном 10, что позволяет избежать перетечек эжектируемой жидкости внутрь колонн НКТ 2 минуя струйный насос.
В случае использования электромагнитного обратного клапана 12 (фиг. 2) момент его открытия регулируется подачей электрического питания по кабелю 13, проходящему вдоль НКТ и выведенному на наземную поверхность.
В отличие от прототипа, установка обратного клапана в выступающей части колонны НКТ исключает создание протяженной системы каналов перед соплом струйного насоса, необходимой для гидравлического соединения затрубного пространства и входных отверстий 6 приемной камеры 5 струйного насоса, и, как следствие, приводит к уменьшению габаритной длины и металлоемкости насосно-эжекторной установки.
Возможны варианты исполнения струйного насоса с числом клапанов два и более. Если обратных клапанов два, они устанавливаются в диаметральной плоскости.
Погружная насосно-эжекторная установка работает следующим образом.
В процессе вывода скважины на режим давление, создаваемое погружным насосом 1, постепенно повышается, в начальный момент в приемной камере 5 струйного насоса не создается разрежения ввиду низкой скорости потока и давления. В это время обратный клапан 10 закрыт и препятствует перетеканию рабочей жидкости через отверстия 6 приемной камеры 5 в затрубное пространство. После вывода скважины на режим скорость потока возрастает, из-за перепада давления создается разрежение в приемной камере 5, клапан 10 открывается и начинается процесс эжектирования. Эжектируемая смесь из затрубного пространства через клапан 10 поступает в приемную камеру 5 струйного насоса и поднимается вместе с рабочей жидкостью в камеру смешения 7.
В случае использования электромагнитного обратного клапана 12 процесс эжектирования регулируется с наземной поверхности путем подачи электрического питания по кабелю 13 для открытия клапана. Момент открытия клапана определяется стратегией управления работой установки в целом, например, клапан может открываться при падении подачи на определенную величину с целью обеспечения стабильной работы установки.
Использование заявляемой конструкции за счет уменьшения габаритной длины и металлоемкости струйного насоса позволяет снизить вес и стоимость погружной насосно-эжекторной установки в целом. Управление моментом открытия клапана с поверхности дает возможность в нужный момент изменять характеристики погружной установки.