СТРУЙНЫЙ НАСОС

Полезная модель относится к струйной технике и может быть использована в нефтегазодобывающей промышленности для освоения и эксплуатации газовых и газоконденсатных скважин.
Из области техники известен скважинный извлекаемый струйный насос [патент РФ №88750, F04F 5/14, опубл. 20.11.2009 бюл. №32], состоящий из корпуса с выполненными в нем отверстиями, головки для захвата ловильным инструментом, каналов подвода и отвода пассивного и активного потоков, активного сопла, приемной камеры, камеры смешения, диффузора, обратного клапана и извлекаемой рабочей вставки. Также известен стационарный скважинный струйный насос [патент РФ №137994, F04F 5/00, опубл. 27.02.2014 бюл. №6], состоящий из корпуса с выполненными в нем отверстиями, сопла, распределителя потоков, выполненного с периферийными осевыми каналами, рабочей вставки, извлекаемой вставки.
Основным недостатком рассмотренных насосов является невозможность изменения их производительности, в условиях эксплуатации на скважинах, имеющих различные геолого-технические характеристики. Данный недостаток обусловлен конструкционными особенностями аналогов.
Известен струйный насос [патент РФ №2228462, F04F 5/14, опубл. 10.05.2004 бюл. №13], состоящий из корпуса с активным соплом, имеющий на внутренней передней поверхности конусообразный участок, образующий на выходе пассивное сопло, съемной камеры смешения, диффузора с фланцем, соединенным с соответствующим задним фланцем съемной камеры смешения через съемный переходник, имеющий внутреннюю конусную поверхность с углом раскрытия, идентичным углу раскрытия диффузора, причем каждая съемная камера смешения имеет индивидуальные фланцы с внутренним диаметром, соответствующим диаметру камеры, а каждый съемный переходник имеет конусную поверхность разной длины.
Основным недостатком известного струйного насоса является высокая стоимость замены камеры смешения, как единого технического узла, обусловленная конструктивными особенностями насоса.
Наиболее близким по конструкции является извлекаемый струйный насос [патент РФ №2362913, F04F 5/16, опубл. 27.07.2009 бюл. №21], состоящий из корпуса с выполненными в нем отверстиями, обратного клапана, каналов подвода и отвода пассивной и активной сред, активного сопла, приемной камеры, камеры смешения, диффузора, цангового механизма со срезным штифтом, распределителя потоков.
Основным недостатком известного насоса является невозможность изменения производительности в период эксплуатации скважины. Данный недостаток обусловлен конструкционными особенностями прототипа.
Задачей полезной модели является создание устройства, устраняющего недостатки аналогов и прототипа.
Техническим результатом является расширение арсенала технических средств.
Поставленная задача и технический результат в струйном насосе, включающем корпус, извлекаемую рабочую вставку, состоящую из распределителя потоков, выполненного с радиальными, центральным и периферийными осевыми каналами, насадкодержателя, приемной камеры, камеры смешения, диффузора, ловильной головки, цангового механизма со штифтом, решается тем, что устройство оснащено сменным соплом и сменными вкладышами камеры смешения.
Струйный насос поясняется с помощью графических материалов, где на фиг. 1 показана общая схема струйного насоса, на фиг. 2 и фиг. 3 показаны конструктивные исполнения сменных вкладышей камеры смешения и сменного сопла, а также их взаимное расположение.
Струйный насос состоит из стационарного корпуса 17, спускаемого в скважину на колонне насосно-компрессорных труб (на рисунках не указаны) и размещенной в ней рабочей извлекаемой вставкой, которая состоит из распределителя потоков 1 выполненного с радиальными каналами 2, центральным каналом 12, периферийными осевыми каналами 13 соединенного посредством насадкодержателя 11 со сменным соплом 10. Приемная камера 9 и камера смешения 8 со сменным вкладышем 7 размещены выше распределителя 1 и последовательно соединены с диффузором 6 и ловильной головкой 5 с перепускными отверстиями 4. В нижней части вставки помещено основание 15 с перепускными отверстиями 16, на котором установлен узел фиксатора, состоящий из цанги 18, фиксирующего штифта 19 и стакана 20 с резьбой 21 для присоединения глубинного манометра. Герметизация рабочей извлекаемой вставки в корпусе осуществляется уплотнительными манжетами 3, 14.
Заявленный струйный насос работает следующим образом. Активный поток (газ или жидкость) под давлением подается в насос по затрубному пространству. Проходя через радиальное отверстие 2 распределителя 1, затем с большой скоростью через сменное сопло 10 в приемную камеру 9, активный поток увлекает продукцию призабойной зоны (инжектируемый поток) в камеру смешения 8 и диффузор 6, где происходит смешивание потоков и рост давления, до величины необходимой для подъема смешанного потока на поверхность. Из призабойной зоны инжектируемый поток поступает в приемную камеру 9 через отверстие 16 основания 15, периферийные отверстия 13 распределителя 1. Устройством, удерживающим рабочую вставку в стационарном корпусе 17 в период работы, служит узел фиксатора. При посадке рабочей вставки в стационарный корпус 17, перья цанги 18 проходя через суженную часть корпуса, сжимаются и, достигнув низ основания, возвращаются в исходное положение, обеспечивая зацепление рабочей вставки цангой 18.
Для замены проточной части (сопло 10, сменный вкладыш 7 камеры смешения 8) извлекают рабочую вставку инструментами канатной техники. При подъеме рабочей вставки, после среза штифта 19, цанга 18 перемещается в расточку стакана 20, лепестки цанги 18 при этом сжимаются и высвобождают рабочую вставку от фиксации.
Для реализации заявленной полезной модели разработана необходимая техническая документация (в том числе рабочие чертежи), моделирование работы струйного насоса производилось пошаговым вычерчиванием процессов его монтажа и извлечения с расчетным подтверждением необходимых усилий. На основании проведенных исследований мы можем утверждать, что заявленная полезная модель может быть реализована на конкретных производственных объектах.
к
к
Применение различных типоразмеров сменных вкладышей камеры смешения и сменных сопел, позволяет изменять внутренний диаметр d и длину L камеры смешения, а также пространственное расположение камеры смешения и сменного сопла, что в свою очередь позволяет изменить производительность и, соответственно, достичь изменения величины забойного давления и оптимизации добычи углеводородного сырья.
Также стоит отметить, что применение сменных сопел и сменных вкладышей камеры смешения, выполненных из материалов высокой прочности и коррозионной стойкости, позволяет продлить срок эксплуатации струйного насоса и снизить стоимость и продолжительность технического обслуживания и ремонта.