Секционный дифференциальный газосепаратор с боковыми обводными каналами

Заявляемая полезная модель относится к нефтяной промышленности и может быть использована при эксплуатации нефтяных высокодебитных скважин с большим газосодержанием на приеме погружных бесштанговых электробежных насосов.
3
Известны погружные бесштанговые ЭЦН с газосепараторами, содержащими корпус и рабочую секцию с механизмом дегазации жидкости, которые устанавливаются перед приемной частью ЭЦН с рабочими ступенями. К этим газосепараторам относятся центробежные газосепараторы типа: 1 МНГ 5, МНГ 5А; МНГСЛ (К) 5; МНГ Б5 с производительностью 250 и 360 м/сут. при максимальном газосодержании на приеме 55 и 65%. (См. Международный транслятор. Установки погружных центробежных насосов для добычи нефти. Москва. 1999 г.)
7
Известно устройство для сепарации газа при откачке жидкости из скважины погружным электронасосом, содержащее погружной электронасос, состоящий из двигателя с гидрозащитой и модуль-секции насоса со ступенями рабочих колес и направляющих аппаратов, и несколько газосепараторов, расположенных между гидрозащитой двигателя и модуль-секцией насоса и имеющих приемные каналы для подачи газожидкостной смеси из затрубного пространства скважин в газосепараторы, отличающееся тем, что газосепараторы гидравлически соединены между собой для поступления дегазированной газожидкостной смеси из нижнего газосепаратора в верхний в направлении к модуль-секции насоса и имеют разную пропускную способность, причем пропускная способность каждого верхнего газосепаратора выбрана больше пропускной способности нижнего газосепаратора. Модуль-секция насоса снабжена встроенными перед основными ступенями модуль-секции насоса ступенями, имеющими большую производительность, чем производительность основных ступеней модуль-секции насоса. При пропускной способности верхнего газосепаратора меньше, чем производительность основных ступеней модуль-секции насоса, насос имеет приемный канал для поступления газожидкостной смеси из затрубного пространства (ПМ №25041 МПК Е21В 43/38, оп. 10.09.2002 г)
Известен газосепаратор погружного насоса, содержащий размещенные в корпусе и последовательно установленные на валу по ходу прохождения потока газожидкостной смеси шнек, рабочее колесо и сепараторы, отличающийся тем, что после сепараторов расположено дополнительное рабочее колесо, диспергирующая ступень и ступень акустического преобразователя. Производительность рабочего колеса, диспергирующей ступени и пропускная способность ступени акустического преобразователя больше оптимальной производительности рабочих органов погружного электронасоса. (ПМ №63438 МПК Е21В 43/34 оп. 27.05.2007 г).
Известен газосепаратор центробежного насоса, состоящий из двух центробежных газосепараторов с приемными каналами для подачи водонефтегазовой смеси из затрубного пространства скважины, установленных на разных валах, отличающийся тем, что нижний газосепаратор снабжен акустическим преобразователем, состоящим из статора и ротора, расположенным между шнеком и рабочим колесом, а в верхнем газосепараторе - акустический преобразователь, состоящий из статора и ротора, расположен после рабочего колеса и диспергатора, перед каналом подачи водонефтяной смеси в насос. Каждый центробежный газосепаратор снабжен выкидным каналом для удаления газа в затрубное пространство. (ПМ №67627 МПК Е21В 43/00 оп. 27.10.2007 г).
3
Недостатком перечисленных технических решений является то, что они не обеспечивают пропускную способность по водонефтегазовой смеси (ВНГС) для погружных бесштанговых электроцентрбежных насосов (ПБ ЭЦН) с высокой производительностью - 500-700 м/сут. и возможность повысить газосепарационный эффект.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемой модели, является погружной бесштанговый электронасос, преимущественно центробежный с газосепаратором, содержащий корпус и рабочую секцию с механизмом дегазации жидкости, установленным на валу насоса между его приемной частью и первым рабочим колесом, газосепаратор выполнен в виде нескольких встроенных в его корпусе секций, установленных одна над другой, причем все последующие после первой от насоса секции на выходе соединены между собой обводным каналом, верхний конец которого выходит в приемную часть насоса, минуя первую от насоса секцию, и каждая последующая секция соединена с обводным каналом отверстиями. Обводной канал выполнен в виде трубчатого элемента сегментной формы, (ав. св. №700685. МПК F04Д 13/10 от 04.04.1964 г.) прототип.
3
Недостатком данной конструкции является то, что этот газосепаратор изготовлен на производительность 130-200 м/сут. и тоже не отвечает требованиям к заявляемой полезной модели по необходимой производительности и совершенству конструкции.
3
Задачей на решение которой направлена настоящая полезная модель является создание более совершенной конструкции газосепаратора для ПБ ЭЦН с производительностью 500-700 м/сут. с высоким допустимым газосодержанием на его приеме 55 и более процентов.
Технический результат достигается тем, что секционный дифференциальный газосепаратор с боковыми обводными каналами, содержащий корпус, вал, нижнюю секцию с вихревой ступенью, пропеллерным колесом, завихрителем, колоколом, стаканом, ступенями рабочих колес, среднюю секцию с вихревой ступенью, пропеллерным колесом, завихрителем, колоколом, стаканом, ступенями рабочих колес, верхнюю секцию с вихревой ступенью, пропеллерным колесом, завихрителем, колоколом, стаканом, ступенями рабочих колес, установленных одна над другой и имеющих приемные каналы, причем нижняя и средняя секции соединены между собой обводным каналом с выкидными отверстиями для дегазированной водонефтяной смеси, и что он дополнительно снабжен дифференциальной приставкой-диспергатором с приемными каналами, имеющий также в каждой секции отверстия в корпусе для обводного канала отделившегося свободного газа.
Такая конструкция секционного дифференциального газосепаратора с боковыми обводными каналами позволяет достичь производительности 500-700 м/сут. для ПБ ЭЦН с высоким допустимым газосодержанием на его приеме 55 и более процентов.
На чертеже представлена принципиальная структурная схема секционного дифференциального газосепаратора с боковыми обводными каналами.
Секционный дифференциальный газосепаратор с боковыми обводными каналами, содержит корпус 1, вал 2, нижнюю секцию 3 с вихревой ступенью 4, пропеллерным колесом 5, завихрителем 6, колоколом 7, стаканом 8, ступенями рабочих колес 9, среднюю секцию 10 с вихревой ступенью 11, пропеллерным колесом 12, завихрителем 13, колоколом 14, стаканом 15, ступенями рабочих колес 16, верхнюю секцию 17 с вихревой ступенью 18, пропеллерным колесом 19, завихрителем 20, колоколом 21, стаканом 22, ступенями рабочих колес 23, приемные каналы 24, 25, обводной канал 26 с выкидными отверстиями 27, 28, 29 для дегазированной водонефтяной смеси, дифференциальную приставку-диспергатор 30, приемные каналы 31, 32, 33, отверстия в корпусе 34, 35, 36 для обводного канала 37 отделившегося свободного газа.
Работает секционный дифференциальный газосепаратор с боковыми обводными каналами следующим образом:
3
3
3
3
При пуске в эксплуатацию погружного бесштангового электронасоса с производительностью 700 м/сут., водонефтегазовая смесь (ВНГС) с высоким газосодержанием 55-60 и более процентов поступает в секционный газосепаратор: в нижнюю секцию 2 через приемные каналы 31, 32, 33 в дифференциальной приставке 30 с тремя пакетами ступеней рабочих колес и направляющих аппаратов, соответственно, в объеме: 100 м/сут. - в нижнем пакете, 150 м/сут. - в среднем пакете и 250 м/сут. - в верхнем пакете.
Из дифференциальной приставки-диспергатора - 30 ВНГС поступает в вихревую ступень 4 нижней секции 3.
3
Из вихревой ступени 4 ВНГС направляется на пропеллерное колесо 5, которое нагнетает ВНГС в завихритель 6, с целью создания условий для отделения свободного газа. При этом водонефтяная смесь, за счет центробежной силы, направляется по кольцевому пространству между стаканом 8 и колоколом 7 на прием ступеней рабочих колес 9, которые нагнетают нефтегазовую смесь, в объеме 250 м/сут., через отверстие 27 в корпусе газосепаратора 1, в обводной канал 26, а отделившийся свободный газ поступает в колокол 7, а из него через канал 34 - в обводной канал 37.
Одновременно, ВНГС поступает из скважины в среднюю 10 и верхнюю 17 секции газосепаратора через приемные каналы 24 и 25 в корпусе 1 в вихревые ступени 11, 18 а из них - на приемы пропеллерных колес 12, 19, которые нагнетают ВНГС в завихрители 13, 20. В результате их работы создается центробежная сила, за счет которой ВНГС также разделяется в средней и верхней секциях на нефтегазовую смесь и свободный газ.
Нефтегазовая смесь в средней секции направляется по кольцевому пространству между стаканом 15 и колоколом - 14 на прием ступеней рабочих колес 16, которые нагнетают ее через выкидное отверстие 28 в обводной канал 26.
Отделившаяся нефтегазовая смесь в верхней секции 17 направляется по кольцевому пространству между стаканом 22 и колоколом 21 на прием рабочих колес 23, которые нагнетают ее непосредственно в приемный модуль электронасоса (на рисунке не показан).
Нефтегазовая смесь из нижней 3 и средней 10 секций транспортируется по обводному каналу 26 и через выкидной канал 29 в нем нагнетается непосредственно в ЭЦН (на рисунке не показан).
Отделившийся свободный газ во всех секциях направляется вдоль вала 2 в колокола - 7, 14, 21, и через отверстия 34, 35, 36 в корпусе 1 - в обводной канал 37 для газа, а из него отделившийся свободный газ во всех секциях выталкивается через отверстие (на чертеже не показано) в затрубное пространство скважины.
Таким образом, осуществляется раздельно и параллельно работа газосепарационных механизмов в трех секциях газосепаратора, обеспечивая необходимую производительность электронасоса, его стабильную работу при газосодержании на приеме не более 10-15 процентов.