Авторегулируемый погружной скважинный эжектор

(51) 04 5/02 (2011.01) 04 5/48 (2011.01) 25 1/06 (2011.01) 02 1/36 (2011.01) 25 9/08 (2011.01) 01 1/14 (2011.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ Задачей данного изобретения является создание авторегулируемого скважинного эжектора с широким диапазоном регулирования отношений площадей поперечных сечений рабочего и кольцевого сопел для поддержания режима работы скважин оптимальным в зависимости от изменения режима его эксплуатации. В предлагаемой конструкции скважинного эжектора режим его работы (отношение суммарных площадей сопел 1/2) зависит от разности величины воздействия затрубного давления на эффективную площадь сильфона и давления в ней. При превышении или снижении затрубного давления сильфон сжимается или разжимается и перемещает присоединенное к ней высоконапорное сопло, тем самым, меняя отношения площадей проходных сечений сопел и обеспечивая оптимальные условия работы как эжектора, так и самой скважины.(72) Мырзахметов Бейбит Абикенович Мырзахметов Ерлан Бейбитович Крупник Леонид Андреевич(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Казахский национальный технический университет им. К.И. Сатпаева Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) АВТОРЕГУЛИРУЕМЫЙ ПОГРУЖНОЙ СКВАЖИННЫЙ ЭЖЕКТОР(57) Изобретение относится к машиностроению, а конкретно к области струйной техники и может быть использовано для эжектирования жидкостей из скважин и подачи его в промысловую сеть при обеспечении требуемого режима эксплуатации скважин. 25892 Изобретение относится к машиностроению, а конкретно к области струйной техники и может быть использовано для эжектирования жидкостей из скважин и подачи его в промысловую сеть при обеспечении требуемого режима эксплуатации скважин. Известен газовый эжектор Г.Н. Абрамович. Прикладная газовая динамика, М. Наука, 1976 г. с. 484-560, который имеет рабочее высоконапорное сопло, входное кольцевое сопло, камеру смешения и диффузор. Рабочий процесс эжектора сводится к следующему. Высоконапорный газ вытекает из сопла в смесительную камеру. При стационарном режиме работы эжектора во входном сечении смесительной камеры устанавливается статическое давление, которое всегда ниже полного давления низконапорного газа. Под действием разности давлений низконапорный газ устремляется в камеру. Относительный расход этого газа, называемый коэффициентом эжекции 2/1 зависит от площади сопел, плотности газов и их начальных давлений. Недостатками названного эжектора являются постоянство отношений площадей поперечных сечений рабочего сопла и камеры смешения, что не позволяет регулировать давление и расход транспортируемого газа в процессе работы при изменении параметров эжектирующего и эжектируемого газов. Известно, что взаимное расположение, число и форма сопел в эжекторе не оказывают существенного влияния на конечные параметры смеси газов. Важным является лишь соотношение между величинами поперечных сечений потоков эжектируемого и эжектирующего газов на входе в камеру, т.е. отношение суммарных площадей сопел 1/2. Кроме того, смешение и подсасывание газа из кольцевой щели по периметру рабочего сопла происходит только за счет передачи ей энергии высоконапорного газа за счет их турбулентного смешения и диффузии в непрерывно утолщающемся по длине струи пограничном слое. На практике часто возникает необходимость регулирования рабочего процесса эжектора, чтобы удовлетворить различным требованиям условий работы (по расходу и давлению). Иногда требуется обеспечение постоянства суммарного расхода эжектирующего и эжектируемого газов (жидкостей) на выходе из эжектора при изменении давления и расхода эжектирующего газа (жидкости). Это может быть достигнуто подбором сочетаний площадей проходных сечений сопел. Для этого фирмыизготовители вынуждены выпускать комплекты газовых эжекторов с набором рабочих сопел(насадок) различных диаметров и несколькими комплектами камер смешения (горловин) для каждой насадки, что не совсем удобно, так как для изменения режима работы эжектора необходимо отключение эжектора с остановкой процесса для смены насадок. При использовании скважинных струйных насосов (эжекторов) при постоянно изменяющихся гидростатических и гидродинамических уровнях жидкостей в скважине безостановочное регулирование режимом их работы 2 и режима отбора жидкости из скважин становится особенно актуальным. Известна конструкция регулируемого эжектора патент РФ 63472, заявка 2007106204/22,19.02.2007 для эжектирования газа из низкодебитных газо-конденсатных скважин и подачи его в межпромысловый газопровод при обеспечении требуемого режима эксплуатации скважин, позволяющий регулировать с помощью выдвижного шпинделя и ходовой гайки с насаженным на нее маховиком относительные площади сопел. Аналогичную конструкцию имеют большинство известных регулируемых струйных насосов. Недостатком таких конструкций является необходимость принудительного регулирования и невозможность изменения режима работы в скважинных условиях. Задачей данного изобретения является создание регулируемого скважинного эжектора с широким диапазоном регулирования отношений площадей поперечных сечений рабочего сопла эжектирующего тела и кольцевого сопла эжектируемого тела для поддержания его оптимальным в зависимости от изменения гидростатического уровня жидкости в скважине,давлений жидкостей и газов на всасывающих и нагнетательных линиях (в затрубном пространстве,столба жидкости в насосно-компрессорных трубах,перепада давления между ними). Задача изобретения достигается автоматическим регулированием отношений площадей поперечных сечений рабочего сопла и камеры смешения путм перемещения среза высоконапорного сопла относительно входного сопла изменением длины присоединенного к ней сильфона в зависимости от давления, воздействующего на его эффективную площадь и давления газа в ней. В практике газлифтного способа добычи нефти уже известен способ управления газлифтными установками с помощью сильфоиных газлифтных клапанов,заполненных азотом под определенное давление их срабатывания в зависимости от глубины их погружения под уровень жидкости в скважине Молчанов А.Г., Чичеров Л.Г. Нефтепромысловые машины и механизмы. - М Недра, 1976 г В предлагаемой конструкции скважинного эжектора режим его работы (отношение суммарных площадей сопел 1/2) будет также зависеть от разности величины воздействия затрубного давления на эффективную площадь сильфона и давления в ней. При превышении или снижении затрубного давления сильфом сжимается или разжимается и перемещает присоединенное высоконапорное сопло, тем самым, меняя отношения площадей проходных сечений сопел и обеспечивая оптимальные условия работы эжектора. На фиг. изображена схема авторегулируемого скважинного эжектора, которая состоит из подвижного высоконапорного сопла эжектирующего (рабочего) тела 1, проходящего через перфорированный защитный кожух 2 с размещенными в ней сильфонами 3, корпуса 25892 эжектора 4, конусного входного кольцевого сопла эжектируемого тела 5, в камеры смешения 6 и диффузора 7. Внешнее давление воздействует на сильфоны через перфорированные отверстия 8. Давление газа в сильфоне и диапазон изменения его линейного размера (а, соответственно, и величина свободного хода по оси высоконапорного сопла) выбирается исходя из глубины спуска эжектора под гидростатический уровень жидкости в скважине, давления в НКТ и перепада давления между ними. Во время работы эжектора на расчетном режиме срез сопла должен находиться в положении,соответствующем оптимальному соотношению . Эжектор работает следующим образом. При спуске эжектора под статический уровень жидкости в скважине на эффективную площадь сильфонов 3 через перфорированные отверстия в кожухе 2 воздействует давление столба жидкости, равное глубине его спуска под уровень. Давление газа в сильфоне выравнивается с внешним и высоконапорное сопло 1 занимает стартовое положение относительно кольцевого сопла 5. При подаче рабочего газа (жидкости) в высоконапорное сопло и запуска эжектора статический уровень жидкости в скважине постепенно понижается а,следовательно, снижается и воздействующее на сильфон внешнее давление, что приводит к расширению сильфона. При этом высоконапорное сопло по мере снижения уровня жидкости смещается относительно кольцевого до тех пор,пока не установится гидростатический уровень. И, наоборот, при повышении гидростатического уровня жидкости в скважине из-за роста притока пластовой жидкости растет воздействующее на сильфон давление, что приводит к его сжатию и перемещению связанного с ней высоконапорного сопла. По мере сжатия сильфона эжектор работает как высоконапорный с меньшим коэффициентом эжекции, а по мере расширения - как низконапорный с большим коэффициентом эжекции. Таким образом, срез высоконапорного сопла 1 перемещается относительно входного кольцевого сопла 5 в зависимости от глубины спуска эжектора под гидростатический уровень жидкости в скважине, давления в НКТ и перепада давления между ними, автоматически меняя, таким образом,соотношение их площадей 1/2 и поддерживая режим работы как эжектора, так и самой скважины на оптимальном уровне. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Авторегулируемый погружной скважинный эжектор, состоящий из высоконапорного сопла газа,конусного входного кольцевого сопла низконапорного газа, камеры смешения и диффузора, отличающийся тем, что сопло высоконапорного газа выполнено по оси подвижным и жестко связано, как минимум, с одним управляющим сильфоном, заполненным инертным газом под определенным давлением.