ЩЕЛЕВОЙ ФИЛЬТР С МУЛЬТИФАЗНЫМ ГАЗОСЕПАРАТОРОМ

Полезная модель относится к области погружного скважинного оборудования и может быть использована для подготовки газожидкостной эмульсии к поступлению на прием погружного насоса.
Известно устройство щелевого фильтра с диспергатором, содержащий перфорированный корпус с расположенным на нем многосекционным щелевым фильтроэлементом, перфорированный корпус и фильтроэлемент, стянутые сверху верхней головкой с размещенным в ней верхним подшипником, а снизу - нижним основанием с размещенной в нем защитной втулкой на шлицевой муфте, отличающийся тем, что в верхней секции щелевого фильтроэлемента последовательно расположены промежуточный подшипник проточного типа, имеющий радиальное углубление по внешнему диаметру, совпадающее с отверстиями перфорированного корпуса, и диспергирующие камеры, представляющие из себя винты и обоймы диспергатора (Патент РФ №111187, 10.12.2011).
Известно устройство щелевого фильтра с сепаратором диспергатором, содержащий перфорированный корпус модуля, неперфорированную часть корпуса сепаратора внутри защитной гильзы, с расположенным на нем многосекционным щелевым фильтроэлементом, неперфорированный корпус диспергатора, соединенный с ними резьбовым соединением, стянутый сверху головкой с размещенным в ней верхним подшипником, а снизу - нижним основанием с размещенной в нем защитной втулкой на шлицевой муфте, отличающийся тем, что секция входного модуля представляет из себя единую систему очистки, сепарации и диспергации газожидкостной эмульсии, в верхней секции щелевого фильтроэлемента последовательно расположены камера сепарации с выкидными клиновидными окнами, промежуточный подшипник проточного типа, имеющий радиальное углубление по внешнему диаметру, совпадающее с отверстиями в неперфорированной части перфорированного корпуса и диспергирующие камеры, представляющие из себя винты и обоймы диспергатора (Патент РФ №109207, 10.10.2011).
По признакам и достигаемому результату эта модель наиболее близка к заявляемой и может быть принята за прототип.
Недостатком указанных моделей является низкая эффективность извлечения из газожидкостной эмульсии растворенного газа, которая связана с высокой скоростью проходящего потока и недостаточным поперечным сечением проходных каналов рабочих органов диспергирующих ступеней в результате их расположения внутри корпуса щелевого фильтра, что в свою очередь может привести к образованию газовых пробок, что в значительной мере снижает коэффициент полезного действия модели.
Технической задачей, решаемой предлагаемой полезной моделью является снижение скорости потока газожидкостной эмульсии, повышение эффективности отделения растворенного газа и надежности работы УЭЦН.
Указанная техническая задача решается тем, что щелевой фильтр выполнен в виде перфорированного корпуса, вала, радиальных подшипников, концевых деталей, средства для отделения газа.
Новизной полезной модели является то, что щелевой фильтр выполнен в виде разделенных центраторами нижней фильтрующей сетки для поступления газожидкостной эмульсии и верхней фильтрующей сетки для выхода свободного газа. При этом средство для отделения газа выполнено в виде последовательно расположенных внутри прецизионного корпуса от нижней фильтрующей сетки к верхней вращающегося шнека кавитирующего колеса с отверстиями в лопатках для отделения газа и укрупнения сфер свободного газа, мультифазного колеса с продольными и поперечными отверстиями для разрушения крупных газовых сфер и образование однородной эмульсии, камеры центробежных сепараторов для отделения газа от жидкости.
На прилагаемом чертеже изображен щелевой фильтр с мультифазным газосепаратором (продольный разрез).
Щелевой фильтр с мультифазным газосепаратором содержит головку 17, фильтрующие сетки 12, цилиндрический прецизионный корпус 8, внутри которого размещены подшипники радиальные 15 и вал 1, на котором последовательно установлены шнек 3, кавитирующее колесо 4, узел ввода 5, рабочее колесо 6 с направляющим аппаратом 7, мультифазное колесо 9, сепараторы 10, разделитель потока 11, соединенный с корпусом перфорированным 13, в нижней части которого установлено основание 2. Радиальные подшипники 15 удерживаются от осевых перемещений трубками распорными 14, а фильтрующие сетки 12 разделены центраторами 16 для исключения механических повреждений фильтрующих сеток при выполнении спускоподъемных операций в условиях скважины.
Щелевой фильтр с мультифазным газосепаратором работает следующим образом. Предлагаемая полезная модель устанавливается между электроприводом и погружным насосом, например УЭЦН. При вращении вала 1, газожидкостная эмульсия, проходя через щели фильтрующих сеток 12, отделяется от механических примесей и попадает на шнек 3, где под действием динамической силы углового вращения последнего поступает на кавитирующее колесо 4, в лопатках которого выполнены отверстия, обеспечивающие предварительное отделение газа, растворенного в газожидкостной эмульсии. Далее двухфазный поток газожидкостной эмульсии проходит через рабочее колесо 6 и направляющий аппарат 7, где под действием центробежных сил происходит дополнительное отделение растворенного газа и укрупнение сфер свободного газа. При последующем движении потока через мультифазное колесо 9, в котором выполнены продольные и поперечные отверстия, происходит разрушение крупных газовых сфер и образование однородной газожидкостной эмульсии, что исключает образование газовых пробок в проточных каналах.
Далее, газожидкостная эмульсия поступает в камеру сепаратора 10, где свободный газ под действием центробежных сил вращающихся сепараторов 10 отделяется от жидкости и отводится в затрубное пространство через каналы разделителя 11 и верхней фильтрующей сетки 12, а свободная от газа жидкость поступает на прием погружного насоса и поднимается им на поверхность.
Щелевой фильтр с мультифазным газосепаратором в сравнении с прототипами имеет оптимальную конструкцию, повышенную надежность и обеспечивает более эффективное отделение растворенного газа, а также создание однородной, гомогенизированной жидкости на входе погружного центробежного электронасоса.
Источники информации принятые во внимание при составлении заявки:
1. Патент РФ на полезную модель №111187, класс Е21В 43/08, 2011.
2. Патент РФ на полезную модель №109207, класс Е21В 43/08, 2011.