Способ нагнетания газожидкостной смеси поршневым насосом и устройство для его осуществления

Способ нагнетания газожидкостной смеси поршневым насосом и устройство для его осуществления

Реферат

 

(19)RU(11)1280734(13)C(51)  МПК ⁶    _{B01F3/04, F04B23/00, F04B37/10}Статус: по данным на 17.01.2013 - прекратил действиеПошлина:

(54) СПОСОБ НАГНЕТАНИЯ ГАЗОЖИДКОСТНОЙ СМЕСИ ПОРШНЕВЫМ НАСОСОМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к насосостроению, в частности к насосоам для нагнетания газожидкостной смеси, применяемым при бурении и освоении скважин. Известен способ нагнетания газожидкостной смеси поршневым насосом, имеющим рабочую и дополнительную камеры, путем ввода в перекачиваемую жидкость в период такта всасывания газа с заданным избыточным давлением. Данный способ осуществляется устройством, содержащим поршневой насос, имеющий цилиндр с рабочей камерой и установленную между ней и нагнетательным клапаном дополнительную камеру, снабженную впускным клапаном для воздуха. Известный способ не обеспечивает нагнетания газожидкостной смеси с большим содержанием в ней газовой составляющей, что обусловлено тем, что жидкость и газ в рабочую и дополнительную камеры вводят с одинаковым избыточным давлением, последнее условие практически исключает возможность широкого варьирования соотношений содержания жидкости и газа в перекачиваемой среде. Целью изобретения является обеспечение нагнетания газожидкостной смеси с большим содержанием в ней газовой составляющей. Цель достигается тем, что жидкость и газ в рабочую и дополнительную камеры вводят последовательно сначала газ в требуемом объеме, а затем жидкость. Это может быть реализовано в устройстве, отличающемся от известного тем, что в дополнительной камере перед впускным клапаном для воздуха установлены подвижный разделительный элемент и ограничитель хода последнего, выполненный в виде регулируемого упора. Согласно изобретению разделительный элемент может быть выполнен в виде поплавкового обратного клапана или в виде поршня. На фиг.1 изображен насос с разделительным элементом в виде поплавкового обратного клапана; на фиг.2 то же, с разделительным элементом в виде поршня. Насос для осуществления способа нагнетания газожидкостной смеси содержит цилиндр 1 с размещенным в нем поршнем 2 со штоком 3, связанные с приводным элементом (на чертеже не показан), рабочую и дополнительную камеры 4 и 5. Каждый рабочий цилиндр имеет всасывающий и нагнетательный клапаны 6 и 7, а также впускной клапан 8 для воздуха, расположенный в дополнительной камере 5 и связанный с источником сжатого воздуха (на чертежах не показан) при помощи канала 9. В дополнительной камере 5 перед впускным клапаном 8 для воздуха установлен подвижный разделительный элемент, выполненный в виде поплавкового обратного клапана, состоящего из затвора 10, поплавка 11 и обтекателя 12. затвор 10 поплавкового обратного клапана взаимодействует с ограничителем хода последнего, выполненным в виде регулируемого упора 13 (механизм перемещения упора 13 на чертежах не показан и может быть выполнен любым образом). Согласно изобретению насос может иметь вариант исполнения с разделительным элементом в виде поршня 14. Поршень 14 может быть снабжен пружиной 15, демпфирующей удар поршня 14 об элементы впускного клапана 8 для воздуха. Рабочая жидкость подается к всасывающим клапанам 6 через отверстие 16. Газожидкостная смесь отводится от нагнетательных клапанов 7 насоса к потребителю через коллектор 17. Насос работает следующим образом. С началом всасывания рабочая камера 4 заполнена одной жидкостью без газа (см. с левой стороны относительно поршня 2). Через впускной клапан 8 для воздуха в дополнительную камеру 5 нагнетается воздух, например, от компрессора низкого давления. Поступающий воздух вытесняет жидкость из дополнительной камеры 5, одновременно с опускающимся уровнем жидкости опускается и разделительный элемент (поплавковый обратный клапан или поршень). По достижении уровня, заданного положением упора 13, затвор 10 обратного клапана (или поршень 14) контактирует с упором 13, что приводит к разделению дополнительной и рабочей камер 5 и 4. После разделения камер 5 и 4 открывается всасывающий клапан 6 и рабочая камера 4 до конца такта всасывания заполняется рабочей жидкостью. Количество газа и жидкости устанавливается в зависимости от требуемого технологией бурения соотношения жидкости и газа в газожидкостной смеси и может быть изменено перемещением упора 13. При такте нагнетания (см. с правой стороны относительно поршня 2) вытесняемая из рабочей камеры 4 жидкость открывает затвоp 10 обратного клапана (или перемещает поршень 14 относительно дополнительной камеры 5) и сжимает находящийся в дополнительной камере 5 воздух. По достижении величины давления в камере 5 величины давления нагнетания открывается нагнетательный клапан 7 и газожидкостная смесь вытесняется через коллектор 17 к потребителю. Далее цикл повторяется. Таким образом, наличие в дополнительной камере разделительного элемента обеспечивает перекачивание газожидкостной смеси с большим содержанием в ней газовой составляющей и, кроме того, позволяет в зависимости от эксплуатационной потребности менять соотношение жидкости и газа в перекачиваемой смеси, что существенно расширяет область применения насоса.

Формула изобретения

1. Способ нагнетания газожидкостной смеси поршневым насосом, имеющим рабочую и дополнительную камеры, путем ввода в перекачиваемую жидкость в период такта всасывания газа с заданным избыточным давлением, отличающийся тем, что, с целью обеспечения нагнетания газожидкостной смеси с большим содержанием в ней газовой составляющей, жидкость и газ в рабочую и дополнительную камеры вводят последовательно сначала газ в требуемом объеме, а затем жидкость. 2. Устройство для осуществления способа по п.1, содержащее поршневой насос, имеющий цилиндр с рабочей камерой и установленную между ней и нагнетательным клапаном дополнительную камеру, снабженную впускным клапаном для воздуха, отличающееся тем, что в дополнительной камере перед впускным клапаном для воздуха установлены подвижный разделительный элемент и ограничитель хода последнего, выполненный в виде регулируемого упора. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что разделительный элемент выполнен в виде поплавкового обратного клапана. 4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что разделительный элемент выполнен в виде поршня.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2