Способ подготовки неоднородной среды к перекачиванию и устройство для диспергирования газа на входе вертикального скважинного центробежного насоса

 

Изобретение относится к гидромашиностроению и может быть использовано для повышения надежности в работе и улучшения характеристик скважинного центробежного насоса, перекачивающего газожидкостную смесь (ГЖС) с пробковой структурой. Способ подготовки неоднородной среды к перекачиванию включает создание подпора, отделение от основного потока, движущегося по направлению к входу нагнетателя, по крайней мере одного дополнительного потока, осуществление его поворота вначале вниз, а затем вверх и подсоединение каждого из дополнительных потоков к основному с временной задержкой, причем на каждый из разделенных потоков и на объединенный поток воздействуют акустическими излучениями с одинаковыми частотой и фазой колебаний. Устройство для диспергирования газа, установленное на входе насоса 1, имеет корпус 2 с входными отверстиями 3, размещенный в корпусе 1 ведущий вал 4, установленную коаксиально валу 4 и соединенную с ним цилиндрическую втулку 5, образующую внутренний и периферийный каналы 6 и 7. Устройство содержит также основной акустический излучатель (АИ), расположенный между выходами каналов 6, 7 и входом в первое рабочее колесо, и два дополнительных АИ. На наружной поверхности втулки 5 напротив входных отверстий 3 установлены два лопаточных колеса 11 и 12, при этом дополнительные АИ установлены по разные стороны от колес 11 и 12. Каждый АИ может быть выполнен в виде взаимодействующих между собой статора (соответственно 13 - 15) со щелями 16 и ротора (соответственно 17 - 19) со щелями 20. Ротор 17 основного АИ закреплен в этом случае на валу 4, а роторы 18 и 19 дополнительных АИ на наружной поверхности втулки 5. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ Е СКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОГ1ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4631158/29 (22) 04.01.89 (46) 23,07,91. Бюл. М 27 (71) Научно-производственное объединение

"Техника и технология добычи нефти " Главтюмен нефтегаза (72) rl.Ã.Êoçëoâ и С.И,Фугаев (53) 621,671(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

kü 135874, кл. В 01 F 11/02, 1960.

Увеличение межремонтного периода работы глубинно-насосных скважин за рубежом. Обзорная информация, сер, "Нефтепромысловое дело". М,; ВНИИОЭНГ, 1987, вып, М 37, с, 30 — 31, фиг.2.. Ж, 1664388 А1 (s»s В 01 F 11/02, F 04 D 13/10, Е 21 В 43/00 (54) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ НЕОДНОРОДНОЙ СРЕДЫ К ПЕРЕКАЧИВАНИЮ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСПЕРГИРОВАНИЯ ГАЗА

НА ВХОДЕ ВЕРТИКАЛЬНОГО СКВАЖИННОГО ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА (57) Изобретение относится к гидромашиностроению и может быть использовано для повышения надежности в работе и улучшения характеристик скважинного центробежного насоса, перекачивающего газожидкостную смесь (ГЖС) с пробковой структурой. Способ подготовки неоднородной среды к перекачиванию включает создание подпора, отделение от основного потока, движущегося по направлению к вхо1664388 3

10 ду нагнетателя, по крайней мере одного дополнительного потока, осуществление его поворота вначале вниз, а затем вверх и подсоединение каждого из дополнительных потоков к основному с временной задержкой, причем на каждый из разделенных потоков и на объединенный поток воздействуют акустическими излучениями с одинаковыми частотой и фазой колебаний, Устройство для диспергирования газа, установленное на входе насоса 1, имеет корпус 2 с входными отверстиями 3, размещенный в корпусе 1 ведущий вал 4, установленную коаксиально валу 4 и соединенную с ним цилиндрическую втулку 5, образующую внутренний и

IlерMôeрNé b)é KaHallb 6 M 7. УGTpOÉCTво со

Изобретение относится к гидромашиностроению и может быть использовано при подъеме из скважин газожидкостных смесей центробежными насосами.

Целью изобретения является повышение надежности в работе и улучшение характеристик нагнетателя при выполнении последнего в виде вертикального скважинного насоса, перекачивающего газожидкостную =месь с пробковой структурой.

На фиг.1 представлена схема, иллюстрирующая предлагаемый способ; на фиг.2— устройство для диспергирования газа на входе вертикального скважинного центробежного насоса; на фиг,Ç- сечение А-А на фиг.2.

Устройство для диспергирования газа (фиг,2), установленное на входе вертикального скважин ного центробежного насоса 1, имеет корпус 2 с входными отверстиями 3, размещенные в корпусе 2 ведущий вал 4, вращающий рабочие колеса (не показаны), цилиндрическую втулку 5, установленную коаксиально валу 4 с образованием внутреннего 6 и периферийного 7 концентрических каналов, причем входные отверстия 3 расположены напротив средней части втулки 5, В корпусе 2 выше цилиндрической втулки 5 размещен основной акустический излучатель 8, расположенный между выходами каналов 6, 7 и входом в первое рабочее колесо (не показано ) насоса 1, Устройство снабжено двумя дополнительными акустическими излучателями 9 и 10, создающими колебания с частотой и фазой излучения, совпадающими с аналогичными параметрами основного излучателя 8, Цилиндрическая втулка 5 соединена с валом 4, и на ее наружной поверхности напротив входных отверстий 3 корпуса 2 установлены два ло15

Зь

40 держит также основной акустический излучатель (AN), расположенный между выходами каналов 6, 7 и входом в первое рабочее колесо, и два дополнительных АИ, На наружной поверхности втулки 5 напротив входных отверстий 3 установлены два лопаточных колеса 11 и 12, при этом дополнительные AN установлены по разные стороны от колес 11 и 12, Каждый АИ может быть выполнен в виде взаимодействующих между собой статора (соответственно 13 — 15) со щелями 16 и ротора (соответственно 17 — 19) со щелями 20, Ротор 17 основного AN закреплен в этом случае на валу 4, а роторы 18 и 19 дополнительных АИ вЂ” на наружной поверхности втулки 5, 2 с,п, и 1 з. ф-лы, 3 ил, паточных колеса 11 и 12, Дополнительные акустические излучатели 9 и 10 расположены по разные стороны от лопаточных колес

11 и 12.

Каждый излучатель может быть выполнен в виде взаимодействующих между собой статора (соответственно 13 — 15) со щелями 16 и ротора (соответственно 17 — 19) со щелями 20, Ротор 17 основного излучателя 8 закреплн на валу 4, а роторы 18 и 19 дополнительных излучателей 9 и 10 — на наружной поверхности втулки 5, На этой же поверхности после каждого из роторов 18 и

19 могут быть установлены дополнительные подпорно-перемешивающие ступени 21 и

22 соответственно.

Подготовку неоднородной среды к перекачиванию по предлагаемому способу выполняют в следующем порядке (см,фиг.1).

Создают подпор в движущейся неоднородной среде, представленной газожидкостной смесью, посредством лопаточных колес 11, 12 и отделяют от основного потока, движущегося по направлению к входу нагнетателя, выполненного в данном случае в виде скважинного насоса 1, по крайней мере один дополнительный поток. На каждый иэ потоков воздействуют акустическим излучением посредством дополнительных вкус-гических излучателей 9 и 10, а затем отделенные дополнительные потоки (в рассматриваемой схеме — один дополнительный поток) подсоединяют к основному.

После соединения потоков дополнительно воздействуют на газожидкостную смесь акустическим излучением посредством основного излучателя 8, причем указанное воздействие на каждый из разделенных и объединенный потоки осуществляют излучением с одинаковой частотой и фазой коле1664388

10 баний. Также осуществляют поворот дополнительного потока вначале вниз, так что он движется по периферийному каналу 7, а затем вверх, направляя этот поток по внутреннему каналу 6. Каждый дополнительный поток подсоединяют к основному с временной задержкой.

Устройство для диспергирования газа на входе вертикального скважинного центробежного насоса 1 работает следующим образом, Гаэожидкостная смесь из скважины IlOступает через входными отверстия 3 в полость корпуса 2 и попадает на лопаточные колеса 11 и 12, которые создают необходимый подпор, перемешивают смесь и разделяют ее на два потока — основной и дополнительный. Основной поток движется через дополнительный акустический излучатель 9 и подпорно-перемешивающую ступень 21 вверх по периферийному каналу 7 к входу в насос 1, а дополнительный поток лопаточным колесом 12 направляется вниз по периферийному каналу 7, проходит через зону воздействия дополнительного излучателя 10 и ступень 22, поворачивает вверх по внутреннему каналу 6. На выходе из каналов 6 и 7 потоки соединяются с временной задержкой и затем подвергаются воздействию основного акустического излучателя 8.

Акустические колебания диспергируют крупные газовые включения, обеспечивая повышение однородности смеси. Разделение потоков позволяет интенсифицировать акустическое воздействие за счет уменьшения расхода смеси через дополнительные излучатели 9 и 10. При этом основной поток, двигаясь вверх, захватывает наиболее крупные газовые пузыри (пробки), а дополнительный освобождается от них как вследствие сепарации газа при повороте потока, так и вследствие всплытия газа при нисходящем движении дополнительного потока. Это приводит к снижению в последнем концентрации свободного газа, При пробковой структуре движения гаэожидкостной смеси, когда на вход устройства периодически поступают газовые пробки, за счет разделения потоков и их соединения с временным запаздыванием происходит подмешивание к порции основного потока смеси с высоким газосодержанием порции смеси из дополнительного потока с существенно меньшим газосодержанием, В результате этого в насос 1 поступает среда с гаэосодержанием, распределенным во времени значительно более равномерно, чем на входе в устройство для диспергирования газа. Гомогенизации смеси способствует также наличие относительной скорости газа на

55 нисходящем участке дополнительного потока, направленной вверх.

Применение излучения с одинаковыми фазочастотными характеристиками позволяет обеспечить примерно одинаковую дисперсность газа в широком диапазоне гаэосодержаний и размеров исходных пузырьков.

При выполнении излучателей в виде взаимодействующих статоров и роторов со щелями синфазность колебаний достигается за счет одинакового количества и размеров щелей и при одной и той же скорости вращения.

Подготовка смеси согласно изобретению позволяет предотвратить ср

1, обеспечить устойчивую работу при пробковой структуре, повысить напор и:,р,:изь. дительность, снизить противодавление на выходе насоса, уменьшить вязкостное сопротивление движению жидкости в насоСе и подъемных трубах, снизить необходимую величину погружения, уменьшить вибрации оборудования.

Дополнительно, за счет акустического воздействия, уменьшается отложение твердой фазы (солей, асфальтопарафиновых фракций) в оборудовании.

По данным исследований рекомендуется выбирать разницу в обьем",v внутреннего . и периферийного каналов 6 и 7 не менее половины обьема шара с диаметром. равным диаметру эксплуатационной колонны скважины, а рас етную подачу колес 11 и 12— не менее чем в 1,5 раза превышающей подачу насоса 1 в номинальноM режиме.

Формула изобретения

1. Способ подготовки неоднородной среды к перекачиванию нагнетателем, включающий последовательное создание подпора, отделение QT основного потока, движущегося;10 направлению к входу нагнетателя, по крайней мере одного дополнительного потока. воздействие на каждый из потоков акустическим излучением и последующее подсоединение дополнительных потоков к основному,отл и ча ю щийся тем, что, с целью повышения надежности в работе и улучшения характеристик нагнетателя при выполнении последнего в виде вертикального скважинного насоса, перекачивающег0 газожидкостную смесь с пробковой структурой, осуществляют поворот каждого из дополнительных потоков вначале вниз, а затем вверх, подсоединение каждого дополнительного потока к основному осуществляют с временной задержкой и lloсле соединения потоков дополнительно воздействуют на гаэожидкостную смесь акустичcñKèì l,çë yчениQì, l1р 1 этом указаH

1664388 ное воздействие на каждый из разделенных и объединенный потоки осуществляют излучением с одинаковой частотой и фазой колебаний.

2. Устройство для диспергирования газа на входе вертикального скважинного центробежного насоса, содержащее корпус с входными отверстиями, в котором размещены ведущий вал, вращающий рабочие колеса, и цилиндрическая втулка, установленная коаксиально валу с образованием внутреннего и периферийного концентрических каналов, причем входные отверстия расположены напротив средней части втулки, и основной акустический излучатель, о тличающеесятем,что,сцельюповышения надежности в работе и улучшения характеристик насоса при перекачивании гаэожидкостной смеси с пробковой структурой, устройство снабжено двумя дополнительными акустическими излучателями с частотой и фазой излучения, совпадающими с аналогичными параметрами основного излучателя, последний размещен выше цилин5 дрической втулки между выходами каналов и входом B первое рабоее колесо насоса, втулка соединена с валом и на ее наружной поверхности напротив входных отверстий корпуса установлены два лопаточных коле10 са, а дополнительные акустические излучатели установлены по разные стороны от лопаточных колес.

3. Устройство по п.2, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что каждый излучатель выполнен в

15 вире взаимодействующих статора со щелями, закрепленного на корпусе, и ротора со щелями, причем ротор основного излучателя закреплен на валу, а роторы дополнительных излучателей — на наружной

20 поверхности втулки.

1664388

Составитель Г.Богомольный

Редактор Г.Бельская Техред M,Моргентал Корректор Т.Палий

Заказ 2344 Тираж 404 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.Гагарина, 101