Гидроимпульсные насосные установки для добычи нефти

Работа гидроимпульсного насоса основана на принципе преобразования энергии упругих волн, индуцируемых в столбе жидкости в рабочих трубках, в полезную работу, в частности преобразования энергии упругих волн силовой жидкости, воз­никающих при гидравлических импульсах (изменение давления в потоке жидкости в зависимости от скорости течения потока). При этом различают положительный гидравлический импульс, когда давление в трубопроводе повышается, и отрицательный, когда давление в трубопроводе падает.

Рабочий цикл гидроимпульсного насоса разделяется на два полупериода: зарядки, когда расходуется силовая жидкость с постоянной скоростью, и разрядки, когда жидкость всасывается из скважины с той же скоростью.

Оптимальным условием работы гидроимпульсного насоса является синхронизация частоты перемещения распредели­тельного устройства и волновых процессов в рабочих трубках.

Рис. 6.27. Схемы гидро­импульсной насосной установки:

а - общий вид установки; б - скважинного агрегата; в - управления распреде­лительным клапаном; г - эффективного приво­да распределительного клапана УГИН

В этом случае подача установки зависит толь­ко от расхода силовой жидкости или от давле­ния на силовом насосе, поскольку гидравличе­ские потери являются также функцией расхода. Гидравлические потери установки суммируются из потерь в рабочих узлах глубинного агрегата и потерь в подводящем канале (трубопроводах, НКТ).

Оптимальная синхронизация работы распределительного клапана и собственной частоты колебаний жидкости в рабочих трубках возможна, если перемещение распределительного клапана управляется импульсами. Неустойчивость распре­делительного клапана 9 в крайних положениях возникает вследствие закрепления на нем шайбы 13. В любом крайнем положении клапана один из отводных каналов А для жидкости закрыт, и весь поток проходит через противоположный поток Б. В радиальной щели скорость потока возрастает, а давление снижается. С противоположной стороны шайбы жидкость на­ходится в покое, поэтому там нет перепада давления. Длина рабочих трубок подбирается и рассчитывается так, чтобы про­должительность переключения составляла 1 —3 % рабочего цикла. Этому способствует также уменьшение щели, снижение массы распределительного клапана с шайбой путем применения легких полимерных материалов. Рабочие трубки, поочередно соединяясь с нагнетательной трубой при помощи распредели­тельного клапана, получают от силовой жидкости импульсную энергию, которая после отключения рабочих трубок от нагне­тательной трубы превращается в полезную работу по подъему жидкости из скважины через нагнетательные клапаны.

Относительно высокие КПД и подача гидроимпульсных установок, особенно на больших глубинах порядка 3000 м, сви­детельствуют об их перспективности в нефтяной отрасли.

Преимущества, которыми обладает гидроимпульсный насос по сравнению с существующими типами насосов:

1) отсутствие в стволе скважины длинной механической связи глубинного агрегата с наземным приводом (ШСНУ) или электрокабеля (УЭЦН);

2) возможность использования потоков рабочей жидкости не только для передачи энергии для привода забойного агре­гата, но и для проведения многих технологических операций, например, передачи к забою химических реагентов, тепла, рас­творителей и т.д.;

3) возможность осуществления наземного группового при­вода на кустах скважин, что позволяет увеличить технологиче­ские возможности.

К очевидным недостаткам можно отнести неотработанность конструкций гидроимпульсных насосных установок.