ПОГРУЖНАЯ НАСОСНО-ЭЖЕКТОРНАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к добыче нефти механизированным способом и может быть использовано в насосно-эжекторных установках, а также в УЭЦН для регулирования давления и расхода добываемой жидкости.
Известно погружная центробежная электронасосная установка, включающая насос, электродвигатель, струйный аппарат и колонну насосно-компрессорных труб /ПМ №000024 Россия, 5 F 04 F 5/54, 1994/.
Недостатком установки является то, что при большом газовом факторе двигатель работает неустойчиво и часто выходит из строя.
Известно также погружная насосно-эжекторная установка, включающая сепаратор с линией подвода газожидкостной смеси и линиями отвода жидкостной и газовой сред, центробежный насос с электрическим двигателем, нагнетательный патрубок которого подключен к активному соплу струйного аппарата с приемной камерой, камерой смешения и диффузором, причем приемная камера снабжена с обратным клапаном /Дроздов А.Н. Перспективы применения погружных насосно-эжекторных систем для добычи нефти // Нефтепромысловое дело. - 2000. - №5. - с.14-17/.
Недостатком этой установки является то, что изменение в широких пределах притока пластовой жидкости вызывает необходимость замены элементов струйного аппарата /сопла, камеры смешения и диффузора/ и, следовательно, необходимость подъема установки на поверхность. Кроме
того, использование насоса за пределами рабочей зоны в значительной мере ухудшает его КПД и вызывает аварийный режим работы. Дополнительно следует отметить, что при больших скоростях потока существует опасность срыва работы струйного аппарата т.к. давление жидкости уменьшается до давления насыщенного пара при котором возникает процесс кавитации и насос останавливается.
Задачей данного технического решения является повышение КПД и надежности работы установки, а также уменьшение количества типоразмеров сменных деталей струйного аппарата при существенных изменениях притока пластовой жидкости в скважине.
Поставленная задача достигается тем, что погружная насосно-эжекторная установка, включающая сепаратор с линией подвода газожидкостной смеси и линиями отвода жидкостной и газовой сред, центробежный насос с электрическим двигателем, нагнетательный патрубок которого подключен к активному соплу струйного аппарата с приемной камерой, камерой смешения и диффозором, причем приемная камера снабжена с обратным клапаном, дополнительно снабжена преобразователем частоты тока, выход которого соединен с электрическим двигателем, а вход - с блоком управления, соединенным с датчиками давления на приеме центробежного насоса и напряжения питания электрического привода. Датчик давления крепится к нижней части корпуса электрического двигателя и электрически соединен через кабель с блоком управления.
Сущность данного технического решения заключается в том, что насосно-эжекторная установка снабжена частотно-регулируемым приводом, обеспечивающим надежный запуск двигателя и требуемое соотношение между притоком скважинной жидкости и подачей насоса при существенном изменении притока. Для этого используют информацию о давлении на приеме насоса и выдерживают соотношение напряжение питания частоту тока на постоянном уровня /U/f=const/ при ограничении основных характеристик электрического привода /числа оборотов вала двигателя, напряжение питания/ в заданных пределах.
Сущность технического предложения поясняется чертежами, на которых изображено: фиг.1 - схема погружной насосно-эжекторной установки; фиг.2 - блок-схема установки.
Установка содержит установленные на насосно-компрессорных трубах /НКТ/ 1 погружной центробежный насос 2, нагнетательный патрубок 3, который подключен к активному рабочему соплу 4 струйного аппарата 5 с приемной камерой 6, камерой смешения 7 и диффозором 8, газосепаратор 9 с входным окном 10, каналами 11 отвода газообразной среды, сообщенными с приемной камерой 6 и выходным жидкостным патрубком 12, подключенным к всасывающему патрубку насоса 2. Каналы 11 отвода газообразной среды газосепаратора 9 и приемная камера 6 струйного аппарата 5 сообщены с кольцевым пространством 13 скважины, при этом используют сепаратор центробежного типа. Приемная камера 6 струйного аппарата снабжена
обратным клапаном 14. Установка содержит электрический двигатель 15, кабель 16 и спускается в обсадную колонну 17.
Новым является то, что установка дополнительно снабжена преобразователем частоты 18, вход которого через блок управления 19 соединен с датчиками давления 20 и напряжения питания 21, вход которого соединен с двигателем 15. Датчик давления 20 крепится к нижней части корпуса электрического двигателя 15 и электрически соединен через кабель 16 с блоком управления 19.
Работает установка следующим образом. Часть газированной жидкости из кольцевого пространства 13 через входное окно 10 поступает в центробежный сепаратор 9. Отсепарированный газ через каналы отвода 11 поступает обратно в кольцевое пространство 13, а жидкость через жидкостной патрубок 12 - во всасывающий патрубок насоса 2. Другая часть газированной жидкости, миную сепаратор 9 и насос 2, поступает по кольцевому пространству 13 через клапан 14 в приемную камеру 6 струйного аппарата 5. При этом туда же поступает Отсепарированный сепаратором 9 газ. Жидкость, нагнетаемая насосом 2, поступает в активное сопло 4 и, вытекая из него, увлекает из приемной камеры 6 перекачиваемую газообразную жидкость в камеру 7 смешения. Смесь сред поступает в диффозор 8 и далее по НКТ 1 на поверхность.
При изменении притока жидкости изменяется давление на приеме насоса 2. Измеряемое датчиком 20 давление передается по кабелю 16 в блок
управление 19, который вырабатывает управляющий сигнал, уменьшающий или увеличивающий частоту тока на выходе преобразователя частоты 18. Так как частота тока прямо пропорциональна числу оборотов двигателя 15, то подача насоса 2 приводится в соответствие с притоком жидкости в скважину. Одновременно блок управления 19 обеспечивает выдержку закона U/f=const. Для этого контролируется напряжение питания датчиком 20 и задается задатчиком указанный закон /задатчик на чертеже не показан/. Для повышения точности управления информация обрабатывается в цифровой форме /блок управления снабжен микропроцессором/, используется широтно-импульсная модуляция /ШИМ/. Такие системы выпускаются промышленностью, в том числе и в России.
Таким образом, снабжение установки регулируемым приводом обеспечивает плавный запуск двигателя после остановки, позволяет согласовать параметры основных элементов установки /струйного и центробежного насосов/ и уменьшить количество типоразмеров сменных деталей струйного насоса. Кроме того, при добыче вязкой нефти регулируемый привод также повышает эффективность работы установки.