ПОГРУЖНОЙ ГАЗОСЕПАРАТОР

Полезная модель относится к нефтепромысловому оборудованию, в частности к погружным газосепараторам, предназначенным для отделения преимущественно газа, а также механических примесей от пластовой жидкости, и может применяться в составе погружной насосной установки при добыче нефти с большими значениями газового фактора.
Известен погружной газосепаратор, состоящий из цилиндрического корпуса, головки с двумя группами перекрестных каналов для вывода газа и жидкости, основания и вала, на котором последовательно по направлению потока расположены винтовой шнек, лопастное колесо и сепарирующий барабан с радиальными лопастями [Оборудование для добычи нефти и газа / В.Н. Ивановский, В.И. Дарищев, А.А. Сабиров. М.: ГУП Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2002. Ч. 1. С. 449].
Также известен погружной газосепаратор, содержащий корпус с защитной гильзой, входной модуль, вал с осевым закручивающим колесом, напорный блок, состоящий из насаженного на вал рабочего осевого колеса и направляющего аппарата, вихревую камеру и головку-разделитель с каналами для вывода газа и жидкости, причем осевое закручивающее колесо установлено между направляющим аппаратом и вихревой камерой, при этом рабочее осевое и закручивающее колесо выполнены совпадающими по конфигурации и представляют собой цилиндрическую или коническую втулку с центральным отверстием под вал, на которой закреплены от двух до четырех лопастей, имеющих форму отрезка спирали переменного шага [Пат. №2660972 РФ, МПК Е21В 43/38, 2018].
Наиболее близким по технической сущности к заявленному является погружной газосепаратор, содержащий цилиндрический корпус и вал, на котором последовательно по направлению потока расположены узел ввода, напорный узел, сепарационный узел и узел отвода отсепарированного газа в затрубное пространство с выкидными каналами, при этом сепарационный узел выполнен в виде шнека с переменным шагом, лопасть которого образует с осью вращения в меридиональном сечении постоянный или монотонно уменьшающийся от входа к выходу угол [Пат. №2379500 РФ, МПК Е21В 43/38, 2010].
Недостатком рассмотренных погружных газосепараторов, в том числе принятого за прототип, является то, что при остановке погружной насосной установки отсепарированный газ и механические примеси попадают обратно из затрубного пространства через выкидные каналы в узле отвода в верхнюю часть погружного газосепаратора, где сепарация уже невозможна. При возобновлении работы установки газ и механические примеси проникают в погружной насос, что отрицательно сказывается на характеристиках и работе погружной насосной установки в целом.
Настоящая полезная модель улучшает работу погружной насосной установки за счет предотвращения повторного попадания отсепарированного газа и примесей через узел отвода погружного газосепаратора в случае остановки установки, и уменьшает вибрацию и пульсацию потока, обеспечивая тем самым возобновление работы с первоначально заданным КПД при возобновлении работы установки.
Указанный технический результат достигается тем, что в погружном газосепараторе, содержащем цилиндрический корпус и вал, на котором последовательно по направлению потока расположены узел ввода, напорный узел, сепарационный узел и узел отвода отсепарированного газа и механических примесей в затрубное пространство с выкидными каналами, согласно полезной модели, в выкидных каналах узла отвода установлен шариковый клапан, включающий седло, шар, стопорное кольцо и направляющую втулку.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид погружного газосепаратора, а на фиг. 2 - клапан.
Погружной газосепаратор содержит цилиндрический корпус 1, вал 2, на котором последовательно по направлению потока расположены узел ввода 3, сепарационный узел в виде шнека с переменным шагом 4 и узел отвода отсепарированного газа 5 в затрубное пространство (фиг. 1). В состав узла отвода 5 входит головка 6 с выкидными каналами 7, внутри каждого из которых размещен шариковый клапан 8. Клапан 8 состоит из седла 9, зафиксированного в выкидном канале 7 при помощи стопорного кольца 10, и шара 11, ход которого ограничивает втулка направляющая 12 и сетка 13, перекрывающая выход выкидного канала 7 в затрубное пространство (фиг. 2).
Погружной газосепаратор работает следующим образом.
Поток газожидкостной смеси, поступающий в газосепаратор через узел ввода 3, проходит в сепарационный узел 4, где приводится во вращение (фиг. 1). Центробежные силы отделяют газ, который скапливается вблизи поверхности втулки шнека 4, от жидкости, заставляя ее двигаться в направлении стенок корпуса 1. Отсепарированный газ (темные стрелки) вместе с механическими примесями через выкидные каналы 7 попадает в затрубное пространство, а очищенная жидкость (контурные стрелки) через перекрестные каналы 14 в головке 6 попадает на вход погружного насоса (фиг. 2).
При остановке работы погружной насосной установки шар 11 опускается в седло 9, в результате чего шариковый клапан 8 закрывается и перекрывает выкидной канал 7, препятствуя обратному попаданию отсепарированных газа и механических примесей из затрубного пространства в верхнюю часть погружного газосепаратора. Закрытие шарикового клапана 8 происходит под действием силы тяжести шара 11 и разности давлений внутри погружного газосепаратора и в затрубном пространстве. При остановке погружной насосной установки сепарационный узел 4 перестает нагнетать жидкость, давление внутри погружного газосепаратора становится ниже, чем в затрубном пространстве, и шар 11 клапана плотно прижимается к седлу 9.
Предотвращение повторного попадания отсепарированных газа и примесей в верхнюю часть погружного газосепаратора во время прекращения нагнетания жидкости повышает надежность дальнейшей работы установки, а также способствует уменьшению вибрации и пульсации потока внутри ее за счет повышения однородности жидкости, что дает возможность возобновлять работу установки с первоначально заданным КПД.