RU2505666C1 - Device for oil production - Google Patents

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: device includes housing, electric motor, submersible pump with discharge end and intake device and ejector. According to invention device is equipped with housing that forms annular channel with the housing downwards discharge end and upwards ejector. Ejector is located in intake device and made as annular slot. At that ejector inlet nozzle is connected to discharge end of submersible pump through annular channel for the purpose of partial return of pumped oil. At ejector output, before the first pumping step, there is a mixing chamber providing possibility of gaseous phase dispersion and pressure increase.

EFFECT: possibility of increasing pump efficiency during operation with gas-containing mixture at increase of permitted gas content in mixture at the pump intake; possibility of periodical pumping-out of gas accumulated at small and even zero quantity of liquid phase.

3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при добыче нефти с повышенным газосодержанием.The invention relates to the oil industry and can be used in oil production with high gas content.

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.A device for oil production is known, including a submersible pump with an electric motor and steps of an axial or screw type (patent RU 2368812 C1, F04D 13/10, publ. 09/27/2009), which allows you to increase the allowable gas content of the pumped oil due to the dispersion of the gas phase by volume of liquid phase.

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.However, in this device, when pumping oil with an increased volumetric gas content, like all vane pumps, the pressure decreases by one stage due to its low values in the stages at the inlet, but to a slightly lesser extent than in the case of centrifugal pumps. To compensate for the decrease in pressure, an increase in the number of stages is required, which leads to an increase in the dimensions of the pump. Another disadvantage of the device is a significant decrease in the efficiency of the pump due to the reduced efficiency of the stages at the inlet to the pump, operating at high gas content. In addition, a failure of the regime is possible when periodically hit the pump significant gas volumes in conditions of small or zero volume of the liquid phase.

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.Partially, these shortcomings were eliminated in the device for oil production, adopted as a prototype, which contains a housing, an electric motor, a submersible pump, an inlet device with a gas separator-disperser and an ejector (jet Pump) mounted on the pressure part of the submersible pump for injecting gas into the tubing, separated in a gas separator-disperser (patent RU 2274731 C2, E21B 43/00, publ. 04/20/2006). In the known device, the entire volume of oil pumped by a submersible pump is directed to the ejector.

Недостатками указанного устройства являются:The disadvantages of this device are:

- 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;- low efficiency of the pump with significant gas content of the pumped medium, since the pressure and efficiency of the stages at the inlet of the pump remain low, despite the fact that part of the gas phase is separated in the gas separator-disperser and goes into the annulus;

- дополнительное снижение КПД из-за расхода энергии в газосепараторе-диспергаторе и в эжекторе, работающем на полной подаче насоса;- additional reduction in efficiency due to energy consumption in the gas separator-disperser and in the ejector, operating at full pump flow;

- отсутствие возможностей периодической откачки скоплений газа;- lack of opportunities for periodic pumping of gas accumulations;

- сложность конструкции.- the complexity of the design.

Технический результат, на достижение которого направлено заявленное изобретение, состоит в следующем:The technical result to which the claimed invention is directed is as follows:

- в увеличении КПД насоса при работе на газосодержащей смеси;- to increase the efficiency of the pump when working on a gas-containing mixture;

- в увеличении допустимого газосодержания смеси на входе в насос;- to increase the allowable gas content of the mixture at the inlet to the pump;

- в обеспечении возможности периодически откачивать скопления газа при малых и даже нулевых количествах жидкой фазы.- in providing the ability to periodically pump out accumulations of gas at small and even zero quantities of the liquid phase.

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.To achieve the technical result, a device for oil production, comprising an electric motor, a submersible pump with a housing, a pressure part, an inlet device, and an ejector, according to the invention, is provided with a casing forming an annular channel with the body below the pressure part and above the ejector, the ejector is located in the input device and made in the form of an annular gap, while the receiving nozzle of the ejector is connected to the pressure part of the submersible pump through the annular channel for partial return of the pumped oil, and at the outlet of the ejector and before the first stage of the pump is placed a mixing chamber, ensures dispersion of the gas phase and the pressure increase.

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.To accommodate the power cable of the electric motor in the casing, a longitudinal rupture can be made. In some embodiments, tubes can be installed inside the casing that hydraulically couple the pressure part of the submersible pump to the receiving port of the ejector.

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.Thanks to the ejector installed in the input device of the submersible pump in front of the first stage, an increase in pressure at the entrance to this stage and the dispersion of gas bubbles in the liquid phase are ensured. In this case, the volume of bubbles due to increased pressure decreases with a corresponding decrease in the volumetric gas content and, as a result, the pump efficiency increases. An increase in efficiency is also facilitated by the fact that not all hydraulic supply of the submersible pump, but only part of it, is spent on feeding the ejector with the working fluid.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 представлен продольный разрез заявляемого устройства, на фиг.2 - поперечный разрез А-А фиг.1.The present invention is illustrated by drawings, where in Fig.1 shows a longitudinal section of the inventive device, in Fig.2 is a transverse section aa of Fig.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).Installation for oil production contains a submersible pump 1, housing 2, pressure part 3 and ejector 4, made in the form of an annular gap and placed in the input device 5 (figure 1). The working bodies of the submersible pump 1 can be of a centrifugal, diagonal or axial type. At the outlet of the ejector 4, in front of the first stage of the pump 1, there is a mixing chamber 6. The pressure part 3 of the submersible pump 1 is connected to the receiving pipe 7 of the ejector 4. The connection can be through an annular channel 8 formed by the housing 2 and the casing 9, covering the housing 2 below the pressure part 3 and above the ejector 4. For hydraulic connection, it is possible to install inside the casing 9 tubes 10 (figure 2), which end at the receiving pipe 7 of the ejector 4. The casing 9 has a longitudinal gap 11 for accommodating the cable 12 of the motor power (not shown) .

Предлагаемое устройство работает следующим образом.The proposed device operates as follows.

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.Oil through the inlet device 5 enters the submersible pump 1, which pumps it to the pressure part 3, from where part of the oil enters the annular channel 8 or tube 10, goes down to the intake pipe 7 and, when leaving the ejector 4, enters the mixing chamber 6, where it is mixed with the main flow of oil. In the mixing chamber 6, turbulent mixing of oil occurs with intense dispersion of the gas phase and an increase in pressure before entering the first impeller of the submersible pump 1. An increase in pressure, which is approximately 20-40% of the pressure at the inlet pipe 7, leads to a decrease in the volume of gas bubbles and , respectively, to reduce the volumetric gas content at the inlet to the pump 1, which helps to increase its efficiency.

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.Large gas accumulations at the inlet of the input device 5 are periodically pumped out by pump 1 as they form due to the presence of an internal oil circuit through the casing 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.Thus, the proposed technical solution allows to increase the efficiency and increase the allowable gas content at the pump inlet by increasing the pressure in front of the first impeller and, accordingly, reducing the volumetric gas content, and also provides periodic pumping of gas accumulations at small amounts of the liquid phase due to the presence of an internal circuit circulation through the casing 9.

Claims (3)

1. Устройство для добычи нефти, включающее корпус, электродвигатель, погружной насос с напорной частью и входным устройством и эжектор, отличающееся тем, что устройство снабжено кожухом, образующим с корпусом кольцевой канал ниже напорной части погружного насоса 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 возможность диспергирования газовой фазы и увеличения давления.1. A device for oil production, comprising a housing, an electric motor, a submersible pump with a pressure part and an inlet device and an ejector, characterized in that the device is equipped with a casing forming an annular channel with the body below the pressure part of the submersible pump and above the ejector, the ejector is located in the input device and made in the form of an annular gap, while the receiving nozzle of the ejector is connected to the pressure part of the submersible pump through the annular channel for partial return of the pumped oil, and at the exit of the ejector before the first stage A mixing chamber is located on the pump, which allows dispersing the gas phase and increasing pressure. 2. Устройство для добычи нефти по п.1, отличающееся тем, что в кожухе выполнен продольный разрыв, в котором размещен кабель питания электродвигателя.2. The device for oil production according to claim 1, characterized in that in the casing a longitudinal gap is made in which the power cable of the electric motor is located. 3. Устройство для добычи нефти по п.1, отличающееся тем, что внутри кожуха установлены трубки, гидравлически связывающие напорную часть погружного насоса с эжектором. 3. The device for oil production according to claim 1, characterized in that tubes are installed inside the casing hydraulically connecting the pressure part of the submersible pump to the ejector.

Images