МОДУЛЬ ДИСПЕРГИРУЮЩИЙ

Полезная модель относится к нефтепромысловому оборудованию, в частности к погружным диспергирующим устройствам, предназначенным, для снижения вредного влияния попутного газа (образование газовых пробок, срывы подачи насоса и т.д.) за счет образования однородной газожидкостной смеси, поступающей затем на вход насоса. Данные устройства применяются совместно с погружными насосами для добычи нефти.
Принцип работы модуля диспергирующего основан на измельчении пузырьков газа и перемешивания их с пластовой жидкостью, тем самым смесь из нефти, воды и газа становится однородной, что благоприятно воздействует на работу электроцентробежного насоса.
Известно использование газостабилизирующего модуля центробежного насоса для добычи нефти, который содержит последовательно расположенные на валу гелико-аксиальную секцию и лабиринтно-винтовую секцию, состоящую, по меньшей мере, из одной ступени, содержащей винтовой ротор, расположенный на валу, и цилиндрическую втулку-статор (патент RU №74976, F04D, 13/10, опубл. 20.07.2008, Бюл. №20). Недостатком данного устройства, при его работе, является низкая степень дисперсности газовой фазы, необходимой для эффективной работы погружного центробежного насоса, В описании к данному патенту представлен график, подтверждающий незначительную эффективность его работы при низком, до 25%, входном газосодержании.
Известен диспергатор для погружного центробежного электронасоса в котором напорный орган выполнен в виде многозаходного шнека, между шнеком и рассекателем на валу установлено лопастное колесо со сквозными отверстиями на лопастях для измельчения пузырьков газа, присутствующих в жидкости, головка снабжена камерой для гомогенизации газожидкостной смеси, при этом рассекатель выполнен в виде решетки, установленной неподвижно в головке диспергатора (патент RU №155267, F04D, 13/10, опубл. 27.09.2015, Бюл. №27). Недостатком данного диспергатора является низкая эффективность по созданию однородной газожидкостной смеси, ввиду того что колесо со сквозными отверстиями на лопастях для измельчения пузырьков газа, представлено в единственном числе, что не позволяет обеспечить стабильную работу насоса, при высоком входном газосодержании. К тому же отверстия на лопастях колеса будут иметь определенный диаметр, ограниченный возможностями существующих видов инструмента и технологий, соответственно размер дробления газовых включений будет так же ограничен, отсюда следует невозможность обеспечить более однородную смесь с минимальными размерами газовых включений.
Известен модуль диспергирующий в виде диспергатора для погружного центробежного насоса, состоящем из вала, связанного с приводом насоса, корпуса и диспергирующих ступеней осевого типа, каждая диспергирующая ступень содержит установленное на валу рабочее колесо с открытыми радиальными рабочими лопатками и, закрепленный неподвижно на корпусе, направляющий аппарат с радиальными направляющими лопатками закрытыми со стороны корпуса (патент RU №61812, F04D, 13/10, опубл. 10.03.2007, Бюл. №7). Недостатком данного диспергатора является незначительное измельчение газовых включений рабочим колесом с лопатками, которое воздействуя на поток, меняет его вектор, что недостаточно гомогенизирует смесь.
Указанный модуль диспергирующий в виде диспергатора для погружного центробежного насоса, по основным конструктивным элементам, назначению и достигаемому результату является наиболее близким предлагаемой полезной модели и принят за прототип.
Перед полезной моделью была поставлена задача разработки эффективного, надежного, устройства для снижения вредного влияния попутного газа.
Техническим результатом является повышение степени однородности газожидкостной смеси на входе насоса.
Технический результат достигается за счет того, что в модуле диспергирующем для погружного центробежного насоса, состоящем из вала, связанного с приводом насоса, корпуса и диспергирующих ступеней осевого типа, диспергирующая ступень содержит закрепленную на валу втулку, на поверхности которой, размещены выступы от ее торца на разном расстоянии.
Выполнение на поверхности втулки выступов, позволяет создавать высокий градиент скоростей потока газожидкостной смеси, что приводит к уменьшению размеров газовых включений и увеличивает однородность смеси, а расположение выступов вдоль втулки от ее торца на разном расстоянии, позволяет эффективнее смешивать газ и жидкость, путем многократного разделения потока, тем самым увеличивая ее однородность.
На фиг. 1 условно изображен модуль диспергирующий; на фиг. 2 условно изображено рабочее колесо диспергирующей ступени, в виде втулки с выступами, стрелками указано направление движения потока газожидкостной смеси.
Модуль диспергирующий содержит цилиндрический корпус 1, основание 2, вращающийся вал 3 с рабочим колесом 4, аппарат направляющий 5, головку 6. Рабочее колесо 4 в виде втулки, на поверхности которой размещены выступы.
Модуль диспергирующий работает следующим образом. В составе установки электроцентробежного насоса (не показана) модуль диспергирующий опускают в скважину. После запуска электродвигателя и начала вращения вала 3 с рабочим колесом 4 из нефтяного пласта к модулю диспергирующему начинает поступать пластовая жидкость в виде газожидкостной смеси. Поток газожидкостной смеси через отверстия в основании 2 поступает в область вращающегося вала 3 с рабочим колесом 4, которое дробит и перемешивает газовые включения с жидкостью, за счет выступов, диспергируя смесь, при этом, рабочее колесо 4 создает повышение напора и перемещение потока, вдоль оси вала 3 к аппарату направляющему 5, где происходит рост статического давления смеси, в результате чего газовый включения дополнительно уменьшаются в размере. Далее процесс повторяется столько раз, сколько установлено диспергирующих ступеней. Газожидкостная смесь, пройдя все диспергирующие ступени, и имея однородную структуру, движется к головке 6, через отверстия в которой, направляется на вход первой насосной секции (не показана).
За счет наличия выступов на поверхности втулки, при вращении рабочего колеса 4, происходить разрезание потока газожидкостной смеси, что благоприятнее влияет на создание ее однородности путем уменьшения газовых включений, в сравнении с известными конструкциями использующие рабочие колеса с лопастями, которые воздействуя на поток, меняют его вектор, что недостаточно гомогенизирует смесь.
Количество ступеней подбирается в зависимости от требуемого уровня однородности газожидкостной смеси, экспериментально получена высокая эффективность диспергации при количестве ступеней от 3 до 8 шт., что позволяет уменьшить длину всей электроцентробежной установки, при этом повышая эффективность ее работы при высоком газосодержании пластовой жидкости. Данный модуль диспергирующий обладает высокой надежностью в виду того, что рабочее колесо и аппарат направляющий не имеют поверхности контакта между собой, что полностью исключает вероятность заклинивания рабочего колеса на примере известных конструкций подобных электроцентробежным насосам.
Предлагаемая полезная модель соответствует не только критерию «новизна», но и критерию «промышленная применимость», поскольку реализацию устройства можно осуществить с использованием известных материалов и технологических процессов.