СТРУЙНЫЙ АППАРАТ

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам для закачки в скважины разнообразных композиций для повышения выработки продуктивных пластов, снижения отбора попутной воды из обводненных скважин путем предварительного смешения исходных компонентов в струйном аппарате на устье скважины и закачки в нагнетательную скважину.
Известно, что для месторождений, имеющих неоднородные по проницаемости продуктивные пласты с наличием зон поглощения, высокопроницаемых обводненных пропластков, трещин, каналов фильтрации, необходимо использовать закачку разнообразных изолирующих материалов, получаемых при смешении сыпучих исходных компонентов с рабочей средой. Технологические характеристики закачанных композиций, например, растворов полимеров, суспензий зависят от определенной технологической последовательности закачки, от концентраций и дисперсного состава исходных компонентов.
Известен струйный аппарат, содержащий корпус, сопло, камеру смешения, диффузор и каналы для подвода рабочей и перекачиваемой среды. В корпусе выполнены продольный канал, имеющий цилиндрические направляющие поверхности для камеры смешения, сопла и пробки, расположенные соосно. Причем цилиндрическая поверхность под сопло со стороны камеры смешения имеет упорный буртик, цилиндрические поверхности под пробку и камеру смешения со стороны торцов имеют проточки под уплотнения, и кольцевая полость между упорным буртиком и цилиндрической поверхностью под камеру смешения, которая соединена с радиальным каналом для подвода перекачиваемой среды. На наружной стороне пробки выполнена кольцевая проточка, образующая полость, соединенную с радиальным каналом для подвода рабочей среды. На стенке проточки по окружности равномерно расположены отверстия, в торце пробки, со стороны сопла имеется углубление, при этом камера смешения выполнена секционной и имеет как минимум одну секцию, соединяемые между собой и диффузором через муфты, а крепление камеры смешения к корпусу осуществляют фланцевым соединением (патент РФ №30169, F 04 F 5/02, опубл. 20.06.2003 г., Бюл. №17). Однако устройство недостаточно эффективно при смешении сыпучих исходных компонентов с рабочей средой и закачке суспензии в скважину. К недостаткам устройства относится также сложность конструкции.
Известна установка для приготовления и закачки в скважину многокомпонентных технологических систем, содержащая шнековый дозатор для сыпучего полиакриламида, выход которого соединен с входом эжекторного смесителя, второй вход смесителя соединен с линией подачи воды, а выход со смесительной емкостью, выход которой связан с
3
первым входом нагнетательного насоса, который связан со скважиной, причем эжекторные смесители снабжены сменными соплами диаметром 4,5-8,0 мм для обеспечения производительности установки 150-250 м/сут. (патент РФ №2250368, Е 21 В 43/32, опубл. 27.09.04 г.). Устройство обеспечивает точность дозирования каждого компонента закачиваемой в скважину технологической системы за счет индивидуальной настройки дозирующего и насосного оборудования. Однако, при подаче сыпучего, порошкообразного компонента происходит налипание, а затем и образование плотных отложений на наружной поверхности рабочего сопла и в приемной камере. В результате точность процесса регулирования соотношения подачи компонентов нарушается, что ведет к снижению качества закачиваемой композиции, а также снижается надежность работы установки и производительность аппарата.
Наиболее близким аналогом предложения является струйный аппарат, включающий цилиндрический корпус, диффузор, камеру смешения, конфузор, канал для подачи исходных компонентов, приемную камеру и рабочее сопло (Соколов Е.Я., Зингер Н.М. Струйные аппараты. - М.: Энергоиздат, 1960 г., стр.5-6). Аппарат используется для транспорта твердых сыпучих материалов и жидкостей. Однако, при подаче сыпучего, порошкообразного компонента, например, полиоксиэтилена, полиакриламида, сульфацелла и т.д. происходит налипание, а затем и образование плотных отложений на наружной поверхности рабочего сопла и в приемной камере. В результате точность процесса регулирования соотношения подачи компонентов нарушается, что ведет к снижению качества закачиваемой композиции, а также снижается надежность работы установки и ее производительность.
Технической задачей предложения является повышение выработки продуктивных пластов, за счет повышения качества закачиваемой композиции, повышение надежности работы установки путем исключения образования отложений в приемной камере и на рабочем сопле.
Указанная задача решается предлагаемым струйным аппаратом, включающим цилиндрический корпус, диффузор, камеру смешения, конфузор, канал для подачи исходных компонентов, приемную камеру и рабочее сопло. Новым является то, что в приемной камере размещен многосопловый блок, рабочее сопло расположено в центре указанного блока, а омывающие сопла размещены равномерно по окружности на кольцевом участке блока, при этом омывающие сопла расположены под острым углом к оси рабочего сопла по ходу потока рабочей среды, а в нижней части блока размещено дополнительное сопло под тупым углом к оси рабочего сопла, причем угол наклона сопел выбирают с максимальной возможностью исключения образования осадка в приемной камере, при этом отношение
диаметра рабочего сопла и омывающего сопла составляет 1:0,5-1:0,7, причем рабочее сопло выполнено в виде патрубка и выходным концом расположено перед входом в конфузор.
Новым является то, что омывающие сопла размещены равномерно по окружности на кольцевом участке блока, при этом омывающие сопла расположены под острым углом к оси рабочего сопла по ходу потока рабочей среды и наклонены в окружном направлении при чередовании угла наклона, в нижней части блока размещено дополнительное сопло под тупым углом к оси рабочего сопла, причем угол наклона сопел выбирают с максимальной возможностью исключения образования осадка в приемной камере.
Новым также является то, что отношение наружного диаметра рабочего сопла к внутреннему диаметру камеры смешения составляет 1:2,9-1:3,5.
На фиг.1 изображен продольный разрез струйного аппарата.
На фиг.2 и 3 изображены варианты вида А многосоплового блока.
Струйный аппарат содержит цилиндрический корпус 1 с диффузором 2, камерой смешения 3, конфузором 4, каналом для подачи сыпучих, порошкообразных исходных компонентов 5, расположенным под прямым углом к приемной камере 6, многосопловый блок 7 с омывающими соплами 8 и рабочим соплом 9, расположенным в центре блока. Многосопловый блок крепят к приемной камере, например, посредством резьбового соединения, фланцевого соединения и т.д., что упрощает процесс изготовления аппарата. Омывающие сопла размещены равномерно по окружности на кольцевом участке блока, при этом омывающие сопла расположены под острым углом к оси рабочего сопла по ходу потока рабочей среды. В нижней части блока размещено дополнительное сопло под тупым углом к оси рабочего сопла. Угол наклона сопел выбирают с максимальной возможностью исключения образования осадка в приемной камере, при этом отношение диаметра рабочего сопла и омывающего сопла составляет 1:0,5-1:0,7, причем рабочее сопло выполнено в виде патрубка и выходным концом расположено перед входом в конфузор.
По второму варианту омывающие сопла размещены равномерно по окружности на кольцевом участке блока и расположены под острым углом к оси рабочего сопла по ходу потока рабочей среды и наклонены в окружном направлении при чередовании угла наклона. В нижней части блока размещено дополнительное сопло под тупым углом к оси рабочего сопла. Угол наклона сопел выбирают с максимальной возможностью исключения образования осадка в приемной камере. Отношение наружного диаметра рабочего сопла к внутреннему диаметру камеры смешения составляет 1:2,9-1:3,5. Исключается возможность образования осадка в приемной камере и на рабочем сопле. Повышается производительность
аппарата, надежность его работы. Точно выдерживается последовательность подачи и соотношение исходных компонентов.
Рабочая среда из нагнетательной линии под высоким давлением подводится к многосопловому блоку 7, подается в приемную камеру 6 через омывающие сопла 8 и в конфузор через рабочее сопло 9. Через канал 5, расположенный под прямым углом к приемной камере 6, подаются сыпучие, порошкообразные исходные компоненты. В приемной камере создается давление ниже давления рабочей среды. Струя рабочей среды, выходящая с большой скоростью из рабочего сопла и омывающих сопел, увлекает за собой сыпучий материал и передает ему часть своей кинетической энергии. Омывающие сопла, будучи под углом, способствуют более полноценному перемешиванию рабочей среды и сыпучих компонентов. Конструкция многосоплового блока исключает оседание, налипание, осадкообразование в зоне приемной камеры и на рабочем сопле. В результате повышается надежность и производительность аппарата. В конфузоре и далее в камере смешения происходит смешение рабочей среды и сыпучего, порошкообразного исходного компонента и образование суспензии или водного раствора. Происходит выравнивание поля скоростей движущегося потока и частичное повышение давления. Затем суспензия или водный раствор поступает в диффузор, где происходит дальнейшее повышение давления движущегося потока. Из диффузора поток под избыточным давлением поступает в трубопровод для закачки в скважину.
Предлагаемая конструкция струйного аппарата обеспечивает получение качественного реагента для выполнения технологических процессов повышения нефтеодачи пласта. Применение аппарата исключает затраты на остановку процесса закачки для ревизии аппарата. Установка проста в изготовлении.
Таким образом, предлагаемый струйный аппарат позволяет увеличить выработку продуктивных пластов за счет повышения качества закачиваемой композиции, повысить надежность работы установки путем исключения образования отложений в приемной камере и на рабочем сопле.