Газосепаратор-диспергатор погружного насоса для добычи нефти

Полезная модель относится к нефтяной промышленности и может быть использована при добыче нефти из скважин с высоким газовым фактором посредством установок электроцентробежного насоса.
Известен газосепаратор-диспергатор погружного насоса для добычи нефти, включающий газосепаратор и диспергатор, при этом диспергатор содержит лопастные колеса с отверстиями в верхнем диске и лопастях (US 5628616, F04D 29/22, F04D 29/28, F04D 31/00, 1997-05-13). Однако данное устройство имеет низкие функциональные возможности и ограниченную область применения из-за малоэффективного диспергирования газожидкостной смеси.
Известен газосепаратор-диспергатор погружного насоса для добычи нефти, состоящий из газосепаратора и диспергатора, причем газосепаратор содержит установленные на валу шнек, лопастное колесо, сепарационный барабан с ребрами, а также расположенный на выходе сепарационного барабана узел отвода отсепарированного газа в затрубное пространство скважины и газожидкостной смеси с остаточным газосодержанием на вход диспергатора, при этом диспергатор содержит ступени лабиринтно-винтового типа (RU 2523943, F04D 13/10, F04D 31/00, опубл. 27.07.2014 Бюл. №21). Недостатками газосепаратора - диспергатора погружного насоса для добычи нефти являются сложность конструкции, высокая трудоемкость изготовления, низкая надежность эксплуатации погружного насоса для добычи нефти.
По своей технической сущности и назначению указанный газосепаратор-диспергатор погружного насоса для добычи нефти является наиболее близким заявляемой полезной модели и принят за прототип.
Перед полезной моделью была поставлена задача упрощения конструкции и повышения ее производственной технологичности, снижения трудоемкости
изготовления счет снижения количества сборочных единиц и, соответственно,
количества сборочных операций, увеличения надежности и срока эксплуатации газосепаратора-диспергатора и погружного насоса для добычи нефти.
Технический результат полезной модели заключается в упрощении конструкции и повышении ее производственной технологичности, снижении трудоемкости изготовления, увеличении надежности и срока эксплуатации газосепаратора-диспергатора и погружного насоса для добычи нефти.
Общие существенные признаки технического решения, используемые в прототипе и в заявляемом техническом решении, характеризуются наличием в газосепараторе-диспергаторе газосепаратора и диспергатора, причем газосепаратор содержит установленные на валу шнек, лопастное колесо, сепарационный барабан с ребрами, а также расположенный на выходе сепарационного барабана узел отвода отсепарированного газа в затрубное пространство скважины и газожидкостной смеси с остаточным газосодержанием на вход диспергатора.
Технический результат полезной модели достигается за счет того, что в газосепараторе-диспергаторе погружного насоса для добычи нефти (далее - газосепараторе-диспергаторе), включающим газосепаратор и диспергатор, газосепаратор содержит установленные на валу шнек, лопастное колесо, сепарационный барабан с ребрами, а также расположенный на выходе сепарационного барабана узел отвода отсепарированного газа в затрубное пространство скважины и газожидкостной смеси с остаточным газосодержанием на вход диспергатора, шнек, лопастное колесо и сепарационный барабан с ребрами выполнены как одно целое (за одно целое). Выполненные как одно целое шнек, лопастное колесо и сепарационный барабан с ребрами установлены на валу посредством посадки с натягом или посредством шпоночного соединения. Диспергатор содержит ступень лабиринтно-винтового типа, которая выполнена на валу. посредством шпоночного соединения или посадки с натягом.
Причинно-следственные связи между новыми существенными признаками заявляемой полезной модели, касающимися выполнения шнека, лопастного колеса и сепарационного барабана с ребрами как одно целое, и техническим результатом, заключаются в том, что выполнение шнека, лопастного колеса и сепарационного барабана с ребрами как одно целое приводит при изготовлении газосепаратора-диспергатора к уменьшению количества необходимых для его сборки сборочных единиц (замене трех единиц на одну), упрощению конструкции и, соответственно, к сокращению количества сборочных операций. Так как надежность устройства определяется надежностью наиболее слабого звена устройства, то уменьшение количества сборочных единиц, очевидно, также ведет к повышению надежности газосепаратора-диспергатора.
На чертеже условно показан газосепаратор-диспергатор погружного насоса для добычи нефти.
Газосепаратор-диспергатор включает газосепаратор 1 и диспергатор 2. Газосепаратор 1 содержит выполненные на валу 3 шнек 4, лопастное колесо 5, сепарационный барабан 6 с ребрами, а также расположенный на выходе сепарационного барабана 6 узел 7 отвода отсепарированного газа в затрубное пространство 8 скважины 9 и газожидкостной смеси с остаточным газосодержанием на вход диспергатора 2, при этом диспергатор 2 содержит ступени лабиринтно-винтового типа 10. Шнек 4, лопастное колесо 5 и сепарационный барабан 6 с ребрами выполнены как одно целое.
Газосепаратор-диспергатор погружного насоса для добычи нефти работает следующим образом.
Предварительно отдельно изготавливают газосепаратор 1 и диспергатор 2. Затем используя газосепаратор 1 и диспергатор 2 осуществляют сборку газосепаратора-диспергатора. При этом входящие в состав газосепаратора 1 шнек 4, лопастное колесо 5 и сепарационный барабан 6 с ребрами, изготовленные металлообработкой на станочном оборудовании из одной заготовки как одно целое, снижают при закреплении в корпусе газосепаратора-диспергатора количество сборочных операций.
Далее газосепаратор-диспергатор в составе установки электроцентробежного насоса (не показана) опускают в скважину 9. После запуска электродвигателя установки электроцентробежного насоса и начала вращения вала 3 со шнеком 4 к газосепаратору-диспергатору начинает поступать пластовая жидкость в виде газожидкостной смеси. Поток газожидкостной смеси поступает в область вращающегося вала 3, где за счет центробежных сил нефть отбрасывается к периферии, а газ, как более легкий, сосредотачивается в центральной части.
Движение потока в поле центробежных сил вращающегося вала 3 способствует возникновению вблизи вала 3 пониженного давления, следствием чего является начальное разделение газовой и жидкой фаз, перенос жидкой фазы к периферии и вытеснение газовой фазы к центру.
При прохождении через лабиринтно-винтовые ступени 10 диспергатора 2 газожидкостная смесь с остаточным газосодержанием подвергается измельчению.
Создаваемое ступенями лабиринтно-винтового типа 10 достаточно высокое давление сжимает газовые пузырьки, что приводит не только к их интенсивному измельчению, но и к дополнительному снижению газосодержания смеси.
Далее мелкодисперсная смесь поступает в погружной насос (не показан), который нагнетает ее по насосно-компрессорным трубам на поверхность.
Снижение газосодержания смеси уменьшает возможность вредного влияния газа на работу погружного насоса, что увеличивает срок его эксплуатации.
Заявляемая полезная модель обеспечивает технический результат, объективно проявляющий себя как при изготовлении, так и при использовании полезной модели.
Замена трех сборочных единиц в виде шнека 4, лопастного колеса 5 и сепарационного барабана 6 с ребрами, входящих в состав газосепаратора 1, на одну сборочную единицу, выполненную из одной заготовки, упрощает конструкцию газосепаратора-диспергатора, обеспечивает технологичность его изготовления, уменьшает вероятность выхода газосепаратора из строя, повышает его надежность и увеличивает срок эксплуатации погружного насоса.
Таким образом, работа газосепаратора-диспергатора основана на использовании центробежных сил, по разному воздействующих на имеющие различные плотности компоненты пластовой жидкости, а именно, нефть, воду и газ. Измельчение пузырьков воздуха достигается в диспергаторе с помощью, по меньшей мере, одной ступени лабиринтно-винтового типа.
Предложенная совокупность существенных признаков находится в причинно-следственной связи с техническим результатом и является необходимой и достаточной для его достижения.
Предлагаемое техническое решение обладает новизной, промышленно применимо.