Входное устройство скважинного насоса

 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для поочередной подачи на прием скважинного насоса нефти и воды. Входное устройство скважинного насоса содержит U-образный подводящий патрубок, переводник приемной части скважинного насоса и отстойную камеру, имеющую в нижней части входной канал. Устройство снабжено дополнительной отстойной камерой, размещенной в месте изменения направления потока жидкости в U-образном подводящем патрубке. Сечения каналов U-образного подводящего патрубка выполнены кольцевыми и образованы трубами, эксцентрично размещенными одна в другой. Изобретение направлено на повышение надежности и межремонтного периода работы за счет более полного отделения механических примесей от жидкостей и расширение области его применения за счет возможности использования при добыче более вязкой нефти путем увеличения пропускной способности каналов устройства. 3 ил.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для поочередной подачи на прием скважинного насоса нефти и воды.

Известно "Входное устройство скважинного насоса" (патент СССР 1782294, кл F 04 D 13/12, 1992 г.), содержащее два подводящих патрубка, входы которых расположены на разных уровнях и направлены в противоположные стороны но вертикали, а выходы через соединительное приспособление, выполненное в ввде трубки, имеющей нижний и верхний U-образные участки, подсоединены к приемному патрубку насоса в верхней части верхнего U-образного участка.

Недостатком устройства является отсутствие приспособления для отделения механических примесей от жидкости, поступающей на прием насоса, что способствует образованию асфальтосмолистых и парафиногидратных отложений в подъемной колонне и снижению надежности работы насосной установки. Кроме того, при данной конструкции устройства невозможно увеличить пропускную способность каналов для уменьшения в них потерь напора, что важно при добыче вязкой нефти.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является "Способ добычи нефти и устройство для его осуществления" (патент РФ 2117138, кл. Е 21 В 43/00, F 04 D 13/12, 1998 г.). Устройство для добычи нефти, включающее U-образный подводящий патрубок и переводник приемной части скважинного насоса, снабжено отстойной камерой, в которой частично размещен U-образный подводящий патрубок, выполненный с коротким и длинным плечами, конец короткого плеча размещен в отстойной камере вблизи входа в переводник приемной части скважинного насоса, а конец длинного плеча выведен за отстойную камеру и размещен выше входа в переводник, отстойная камера имеет в нижней части входной канал с проходным сечением, меньшим проходного сечения отстойной камеры, при этом низ U-образного подводящего патрубка размещен на одном уровне с входным каналом отстойной камеры.

В этом устройстве нефть поступает на прием насоса через короткое плечо U-образного подводящего патрубка в отстойную камеру, где происходит отделение механических примесей от нефти. Однако конец этого плеча расположен вблизи входа в переводник приемной части скважинного насоса, а направление потока нефти на выходе из патрубка совпадает с направлением движения нефти в отстойной камере и переводнике приемной части скважинного насоса. Такое выполнение устройства допускает увлечение некоторой части механических примесей потоком нефти на прием насоса, что снижает надежность работы насосной установки и уменьшает межремонтный период.

Задача изобретения состоит в том, чтобы повысить надежность и межремонтный период работы насосной установки за счет наиболее полного отделения механических примесей от нефти во входном устройстве и увеличить пропускную способность каналов устройства, что позволит использовать его при добыче вязкой нефти и расширит область его применения.

Для решения поставленной задачи входное устройство скважинного насоса, включающее U-образный подводящий патрубок, переводник приемной части скважинного насоса и отстойную камеру, имеющую в нижней части входной канал, снабжено дополнительной отстойной камерой, расположенной на U-образном подводящем патрубке в месте изменения направления потока жидкости, а сечения каналов U-образного подводящего патрубка выполнены кольцевыми и образованы трубами, эксцентрично размещенными одна в другой.

Анализ известных аналогичных решений позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с отличительными признаками в заявляемом устройстве, то есть о соответствии заявляемого решения критерию "технический уровень" и "существенные отличия".

На фиг.1 представлена принципиальная схема устройства; на фиг.2 - схема компоновки устройства, на фиг. 3 - поперечное сечение А-А устройства (см. фиг.2).

Устройство (фиг.1) включает U-образный подводящий патрубок 1, переводник 2 приемной части скважинного насоса 3, отстойную камеру 4, имеющую в нижней части входной канал 5. В месте изменения направления потока жидкости в U-образном подводящем патрубке 1 размещена дополнительная отстойная камера 6.

Устройство работает следующим образом.

Поступающая в скважину 7 пластовая жидкость под действием гравитационных сил разделяется в скважине на нефть и воду. В установившемся режиме работы насосной установки граница раздела жидкостей находится в пределах высоты устройства и перемещается между подводящим патрубком 1 и входным каналом 5, поскольку происходит переключение устройства на отбор либо воды, либо нефти за счет нарушения равновесия столбов жидкости в каналах устройства.

Вода поступает в устройство по входному каналу 5 через отстойную камеру 4, где происходит отделение механических примесей от воды за счет уменьшения скорости течения воды и изменения направления ее потока на противоположное. Из отстойной камеры вода по каналу 8 поступает в переводник 2 и далее в насос 3.

По мере отбора воды из скважины линия раздела жидкостей снижается, равновесие столбов жидкости в каналах устройства нарушается и происходит переключение устройства на отбор нефти.

Нефть поступает в устройство по каналу 9 U-образного подводящего патрубка 1 и попадает в дополнительную отстойную камеру 6. Скорость движения нефти при входе в отстойную камеру снижается, так как площадь поперечного сечения камеры превышает площадь поперечного сечения подводящего патрубка, а направление потока нефти меняется на противоположное. За счет этого происходит отделение от нефти механических примесей, оседание и накопление их в дополнительной отстойной камере 6. Из камеры 6 нефть по каналу 10 U-образного подводящего патрубка поступает в переводник 2 и далее в насос 3.

По мере отбора нефти из скважины линия раздела жидкостей поднимается, равновесие столбов жидкости в каналах устройства нарушается и происходит переключение устройства на отбор воды. Далее циклы повторяются.

При добыче вязкой нефти в каналах 9 и 10 U-образного подводящего патрубка 1 устройства, по которым перемещается нефть, возникают значительные гидродинамические сопротивления, что требует увеличения пропускной способности их сечений. Увеличить пропускную способность каналов за счет увеличения площади их поперечного сечения в пределах ограниченного пространства скважины невозможно, поэтому сечения этих каналов выполнены кольцевыми и образованы трубами, эксцентрично размещенными одна в другой (фиг.2 и 3).

Расчет пропускной способности кольцевых пространств 9 и 10, образованных эксцентричным расположением труб, осуществляется по формуле (см. стр.333-337. Академик Л. С. Лейбензон, Собрание трудов, том III, Нефтепромысловая механика. Издательство Академии наук СССР, Москва, 1955, 678 с.) где Q - расход жидкости по кольцевому пространству; Р - давление поступающей жидкости; μ - динамическая вязкость жидкости; а и b - соответственно больший и меньший радиусы окружностей, образующих кольцевое пространство; с - расстояние между осями труб - эксцентриситет.

Расчеты, проведенные по формуле, показывают, что пропускная способность кольцевых сечений, образованных расположением труб с максимально возможным эксцентриситетом, до 2,5 раз выше пропускной способности кольцевых сечений, образованных расположением труб с эксцентриситетом, равным нулю. Таким образом, максимально возможную пропускную способность имеют кольцевые сечения каналов, образованных трубами, размещенными одна в другой с максимальным эксцентриситетом. Это позволяет, не увеличивая габариты устройства, что важно в ограниченном пространстве скважины, существенно повысить его пропускную способность.

Применение предложенного входного устройства позволит повысить надежность работы насосной установки и увеличить межремонтный период скважины за счет наиболее полного удаления механических примесей из проходящих через каналы устройства жидкостей, а также расширить область применения устройства за счет повышения его пропускной способности, что позволит использовать устройство при добыче более вязкой нефти.

Формула изобретения

Входное устройство скважинного насоса, включающее U-образный подводящий патрубок, переводник приемной части скважинного насоса и отстойную камеру, имеющую в нижней части входной канал, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительной отстойной камерой, размещенной в месте изменения направления потока жидкости в U-образном подводящем патрубке, а сечения каналов U-образного подводящего патрубка выполнены кольцевыми и образованы трубами, эксцентрично размещенными одна в другой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3