УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОБЫЧИ НЕФТИ
DEVICE FOR OIL PRODUCTION

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при добыче нефти с повышенным газосодержанием.
Известно устройство для добычи нефти, включающее погружной насос с электродвигателем и ступенями осевого или шнекового типа (патент RU 2368812 C1, F04D 13/10, опубл. 27.09.2009), которое позволяет увеличивать допустимое газосодержание перекачиваемой нефти за счет диспергации газовой фазы по объему жидкой фазы.
Однако, в данном устройстве при перекачке нефти с увеличенным объемным газосодержанием, как и у всех лопастных насосов, происходит уменьшение напора на одну ступень из-за низких его значений в ступенях на входе, но в несколько меньшей степени, чем в случае центробежных насосов. Для компенсации снижения напора требуется увеличение количества ступеней, что приводит к увеличению габаритов насоса. Другим недостатком устройства является существенное уменьшение КПД насоса за счет пониженного КПД ступеней на входе в насос, работающих на повышенном газосодержании. Кроме того, возможен срыв режима при периодическом попадании в насос существенных газовых объемов в условиях малого или нулевого объема жидкой фазы.
Частично эти недостатки устранены в устройстве для добычи нефти, принятом за прототип, которое содержит корпус, электродвигатель, погружной насос, входное устройство с газосепаратором-диспергатором и смонтированный на напорной части погружного насоса эжектор (струйный Насос) для закачки в насосно-компрессорную трубу газа, отсепариванного в газосепараторе-диспергаторе (патент RU 2274731 С2, E21B 43/00, опубл. 20.04.2006). В известном устройстве в эжектор направляется весь объем перекаченной погружным насосом нефти.
Недостатками указанного устройства являются:
- низкое КПД насоса при значительном газосодержании перекачиваемой среды, так как значение напора и КПД ступеней на входной части насоса остаются пониженными, несмотря на то часть газовой фазы отделяется в газосепараторе-диспергаторе и уходит в затрубное пространство;
- дополнительное снижение КПД из-за расхода энергии в газосепараторе-диспергаторе и в эжекторе, работающем на полной подаче насоса;
- отсутствие возможностей периодической откачки скоплений газа;
- сложность конструкции.
Технический результат, на достижение которого направлено заявленное изобретение, состоит в следующем:
- в увеличении КПД насоса при работе на газосодержащей смеси;
- в увеличении допустимого газосодержания смеси на входе в насос;
- в обеспечении возможности периодически откачивать скопления газа при малых и даже нулевых количествах жидкой фазы.
Для достижения указанного технического результата устройство для добычи нефти, содержащее электродвигатель, погружной насос с корпусом, напорной частью, входным устройством, и эжектор, согласно изобретению снабжено кожухом, образующим с корпусом кольцевой канал ниже напорной части и выше эжектора, эжектор расположен во входном устройстве и выполнен в виде кольцевой щели, при этом приемный патрубок эжектора соединен с напорной частью погружного насоса через кольцевой канал для частичного возврата перекачанной нефти, а на выходе эжектора перед первой ступенью насоса размещена камера смешения, обеспечивающая диспергирование газовой фазы и увеличение давления.
Для размещения кабеля питания электродвигателя в кожухе может быть выполнен продольный разрыв. В некоторых вариантах исполнения, внутри кожуха могут быть установлены трубки, гидравлически связывающие напорную часть погружного насоса с приемным патрубком эжектора.
Благодаря эжектору, установленному во входном устройстве погружного насоса перед первой ступенью, обеспечивается повышение давления на входе в эту ступень и диспергирование пузырьков газа в жидкой фазе. При этом объем пузырьков за счет повышения давления уменьшается с соответствующим уменьшением объемного газосодержания и, вследствие этого, увеличивается КПД насоса. Увеличению КПД способствует и то обстоятельство, что на питание эжектора рабочей жидкостью затрачивается не вся гидравлическая подача погружного насоса, а только ее часть.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 представлен продольный разрез заявляемого устройства, на фиг.2 - поперечный разрез А-А фиг.1.
Установка для добычи нефти содержит погружной насос 1, корпус 2, напорную часть 3 и эжектор 4, выполненный в виде кольцевой щели и размещенный во входном устройстве 5 (фиг.1). Рабочие органы погружного насоса 1 могут быть центробежного, диагонального или осевого типа. На выходе эжектора 4 перед первой ступенью насоса 1 находится камера смешения 6. Напорная часть 3 погружного насоса 1 соединена с приемным патрубком 7 эжектора 4. Соединение может осуществляться через кольцевой канал 8, образованный корпусом 2 и кожухом 9, охватывающим корпус 2 ниже напорной части 3 и выше эжектора 4. Для гидравлического соединения возможна установка внутри кожуха 9 трубок 10 (фиг.2), которые заканчиваются у приемного патрубка 7 эжектора 4. Кожух 9 имеет продольный разрыв 11 для размещения кабеля 12 питания электродвигателя (не показан).
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
Нефть через входное устройство 5 поступает в погружной насос 1, который перекачивает ее в напорную часть 3, откуда часть нефти попадает в кольцевой канал 8 или трубки 10, спускается к приемному патрубку 7 и при выходе из эжектора 4 попадает в камеру смешения 6, где смешивается с основным потоком нефти. В камере смешения 6 происходит турбулентное смешение нефти с интенсивным диспергированием газовой фазы и увеличением давления перед входом в первое рабочее колесо погружного насоса 1. Повышение давления, которое составляет приблизительно 20-40% от давления на приемном патрубке 7, приводит к уменьшению объемов пузырьков газа и, соответственно, уменьшению объемного газосодержания на входе в насос 1, что способствует повышению его КПД.
Крупные газовые скопления на входе входного устройства 5 периодически по мере их образования откачиваются насосом 1 за счет наличия внутреннего контура циркуляции нефти через кожух 9.
Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет повысить КПД и увеличить допустимое газосодержание на входе в насос за счет повышения давления перед первым рабочим колесом и, соответственно, снижения объемного газосодержания, а также обеспечивает периодическую откачку скоплений газа при малых количествах жидкой фазы за счет наличия внутреннего контура циркуляции через кожух 9.