Устройство противоаварийное для установок погружных центробежных насосов для добычи нефти
Задача, решаемая Устройством, заключается в устранении причин, вызывающих аварию с установками погружных центробежных насосов (УЭЦН). Задача сводится к подготовке продукции скважины, отвечающей по свойствам техническим условиям эксплуатации погружного центробежного насоса. Задача решается тем, что устройство выполнено в виде промежуточной (буферной) емкости из коаксиально расположенных труб, в которой осуществляется отделение механических примесей от продукции нефтяных скважин, а также приготовление однородной газожидкостной смеси непосредственно перед приемом насоса. Отделение механических примесей от жидкости осуществляется использованием гравитационных, инерционных и механических сил. Для создания центробежных сил устройство снабжено винтовыми лопастями, где закручивается нисходящий поток в межтрубном пространстве и крупные механические частицы отдаляются от приемных отверстий, а затем по инерции оседают в пескосборнике. Улавливание пылевидных механических частиц осуществляется съемной кассетой с сетчатой рукавной насадкой, расположенной в верхней части устройства. Создание равномерно распределенной по фазам газожидкостной смеси осуществляется путем дозированного пропускания газа через отверстия под пакером. Устройство спускается в скважину совместно с пакером-отсекателем, предварительно до спуска ЭЦН. Пакер-отсекатель спускается в скважину на колонне насосно-компрессорных труб при помощи толкателя, а при необходимости извлекается из скважины при помощи ловителя, входящих в комплект пакера. Спуск погружного центробежного насоса и его посадка на пакер производится во вторую очередь. Хвостовик, подвешенный к насосному агрегату, проходит в ствол пакера-отсекателя, открывает его клапан-отсекатель и создает условия доступа продукции в прием насоса. Однородная газожидкостная смесь без механических составляющих обеспечивает равномерную безаварийную работу насосной установки.
Аварии УЭЦН, связанные с полетом оборудования на забой, или так называемые PC-отказы - на нефтяных месторождениях явление частое. За последние два года на Самотлорской группе месторождений произошло 280 «полетов», и при средней величине ущерба за один случай более 500 тысяч рублей общие потери составляют сумму более 140 млн. рублей.
Наиболее значимым фактором, приводящим к разрушению узлов и деталей УЭЦН, и в результате к авариям, является наличие механических примесей в добываемой продукции. Исследования по выявлению степени влияния факторов на аварии свидетельствуют о наибольшей значимости содержания механических примесей на количество аварий, сопровождающихся полетом оборудования на забой. Этот результат практикой подтверждается: аварийные насосы, поднятые на поверхность, как правило, забиты песком.
Задача, решаемая Устройством, заключается в устранении причин, вызывающих аварию с установками погружных центробежных насосов (УЭЦН).
Задача сводится к подготовке продукции скважины, отвечающей по свойствам техническим условиям эксплуатации погружного центробежного насоса.
Задача решается тем, что устройство выполнено в виде промежуточной (буферной) емкости из коаксиально расположенных труб, в которой осуществляется отделение механических примесей от продукции нефтяных скважин, а также приготовление однородной газожидкостной смеси непосредственно перед приемом насоса. В результате имеем спокойную безвибрационную работу погружных центробежных насосов.
Технический результат, достигаемый при реализации полезной модели, заключается в устранении полетов оборудования на забой за счет обеспечения безвибрационной работы насосной компоновки при поступлении в насос однородной жидкости без шлама.
Аналогами противоаварийных устройств являются «Установка погружного насоса» [1] и клапан-отсекатель фирмы «Гайберсон» [2], спуск в скважину которого предшествует спуску насоса.
В «установке погружного насоса» шламоуловитель центробежно-гравитационного типа размещается выше насоса, следовательно, весь шлам проходит через насос, засоряя его. Клапан-отсекатель фирмы «Гайберсон», хотя и предупреждает аварию в виде «полета» оборудования на забой, не исключает расчленение секций и узлов насосной компоновки и отказ насосной установки в работе.
Прототипом полезной модели является «Установка для добычи нефти из скважин» по патенту (19) RU(11) 2243415 (13) C2(51) 7 F 04 D 13/10.
Однако они широкого применения не нашли ввиду их изготовления в виде кожуха к насосу, которые увеличивают диаметральный размер оборудования, и так трудно спускаемого в скважину из-за габаритов даже без кожуха.
Предлагаемое противоаварийное устройство лишено вышеуказанных недостатков. Оно спускается в скважину предварительно до спуска насоса, в подвешенном состоянии к пакеру-отсекателю.
Устройство противоаварийное для установок погружных центробежных насосов для добычи нефти выполнено в виде коаксиально расположенных труб, причем внутренняя труба, играющая роль пескоотделителя, по наружной поверхности снабжена винтовыми лопастями. Устройство (фигура 1) состоит из пескосборника 1, пескоотделителя 2, подвешенных через головку 3 и переходной патрубок 4 к пакеру 5. На посадочный конус 6 пакера 5 садится хвостовик 7, подсоединенный к
погружному электродвигателю ПЭД 8, взамен утратившего свое назначение компенсатора. Пескосборник изготовлен из нефтепромысловой трубы, наружный диаметр которой соответствует группе насоса по диаметру. Нижняя часть пескоотделителя 2 имеет приемные отверстия 9, диаметры которых ограничены размерами основной массы механических частиц. Наружная поверхность пескоотделителя снабжена винтовыми лопастями 10 для создания осевого закручивания потока, обеспечивающего отдаление песчинок от его приемных отверстий. Пескосборник 1, а также переходной патрубок 4 имеют сквозные приемные отверстия 11 и 12 для приема соответственно нефти и газа. В верхней части устройства установлен пылеуловитель 13, выполненный в виде съемной кассеты с сетчатой рукавной насадкой, который осуществляет окончательную очистку продукции от концентрации механических примесей. Хвостовик 7 в верхней части имеет выходные отверстия 14, находящиеся выше пакера. Пакер-отсекатель предварительно спускается в скважину на насосно-компрессорных трубах с использованием толкателя, а при необходимости извлекается из скважины при помощи ловителя, входящих в комплект пакера.
Действие устройства заключается в следующем. Продукция скважины к приему насоса проходит через устройство, при каждом повороте отсеивая песок и газ от жидкости согласно действиям гравитационных, инерционных и механических сил. Жидкость через отверстия 11 в верхней части пескосборника поступает в межтрубное пространство и начинает стекать вниз по винтовой траектории. Предварительно отделившийся песок по инерции проскакивает в нижнюю часть пескосборника, а жидкость через множество мелких отверстий поступает во внутреннюю часть пескоотделителя. Далее жидкость, смешавшись с диспергированными при прохождении через отверстия газовыми пузырьками, проходя через сетчатый пылеуловитель 13, выходит из полости хвостовика через отверстия, и направляется в прием насоса.
Газ, отделившийся от нефти и накопившийся в верхней части затрубного пространства под пакером, через отверстия в присоединительном патрубке по мере повышения давления дозированно поступает в трубное пространство и смешивается с потоком жидкости, образуя дисперсную систему с постоянным фазовым составом. В прием насоса поступает однообразная среда, которая не вызывает пульсацию потока, а следовательно, и вибрацию насоса. Вместе с газом могут уноситься лишь пылевидные механические частицы, которые затем улавливаются в пылеуловителе 13. Улавливание пылевидных механических частиц осуществляется съемной кассетой с сетчатой рукавной насадкой, расположенной в верхней части устройства.
Однородная газожидкостная смесь без механических составляющих обеспечивает равномерную безаварийную работу насосной установки.
Следует добавить, что противоаварийное устройство в данном случае играет роль буферной емкости, столь необходимой при работе всех типов насосов для равномерного поступления однообразной жидкости и, следовательно, нормальной его работы. Более того, насос, посаженный в седло, если даже имеют место неуравновешенные силы, не будет подвергнут вибрации.
Изобретение относится к области добычи нефти и может быть использовано при эксплуатации скважин с большим содержанием газа и механических примесей погружными насосами.
Использованные источники
1. Патент(19) RU(11) 2239726(13) С2(51) 7 F 04 D 13/10 (54) «Установка погружного насоса».
2. Каталог пакера и клапана-отсекателя фирмы «Гайберсон»
3. Патент(19) RU (11) 2243415(13) С2 (51) 7 F 04 D 13/10 «Установка для добычи нефти из скважин».
1. Устройство противоаварийное для установок погружных центробежных насосов для добычи нефти, содержащее коаксиально расположенные трубу и кожух, отличающееся тем, что внутренняя труба, играющая роль пескосепаратора, по наружной поверхности снабжена винтовыми лопастями.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что, с целью образования однородной дисперсной газожидкостной смеси путем дозированной подачи газа, верхняя часть внутренней трубы выполнена с газоприемными отверстиями.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что, с целью улавливания пылевидных механических частиц, канал внутренней трубы снабжен съемной кассетой с сетчатой рукавной насадкой.
