Газовый сепаратор скважинного центробежного насоса

Газовый сепаратор скважинного центробежного насоса
Изобретение относится к нефтяному машиностроению, а именно, к скважинным центробежным газосепараторам. Такие сепараторы могут использоваться при добыче нефтей с высоким газовым фактором и нодачах от 400  в скважинах с погружными центробежными насосными установками.
Известен центробежный газосенаратор (ЕР 0437070 В1, дата публикации 16.03.94, МПК 7 Е21В 43/48), имеющий входной канал для приема газожидкостной смеси, которая поступает по входным каналам и направляется к нагнетателю шнекового типа, а далее происходит процесс разделения газожидкостной смеси в сепараторе барабанного типа. Устройство содержит канал для отвода отсепарированной жидкости, канал для отвода отсепарированного сводного газа с частью жидкости. Такое устройство неэффективно в случае пластовой жидкости с большим газовым содержанием.
Известно газосепараторное устройство скважинного многоступенчатого центробежного насоса (US 5516360 (BAKER HUGES INCORPORATED), дата публикации 14.05.1996, МПК-7 BOID 19/00, col 4), представляющее собой соединение двух газосепараторов центробежного типа. Оно содержит: валы, на которых расположены пара шнеков и устройств сепарации в виде цилиндрических барабанов с радиальными лонатками, входное отверстие для приема газожидкостной смеси, расположенное в нижней части газосенараторного устройства, каналы для отвода отсепарированной жидкости, каналы для отвода отсепарированного сводного газа с частью жидкости. Такое устройство обеспечивает более высокую эффективность сепарации, чем отдельный газосепаратор. Однако оно значительно увеличивает длину погружной установки, что особенно нежелательно на скважинах с повышенной кривизной (характерной для кустового бурения). Кроме того такое устройство, очевидно, более ресурсоемко и нри использовании в погружном насосе менее надежно, чем насос с одним центробежным газосепаратором.
Наиболее близким аналогом заявленной полезной модели является газовый сепаратор скважинного центробежного насоса (SU 1161694, дата публикации 15.06.1985, Бюл № 22), содержащий корпус с входным отверстием, вал, на котором последовательно, по направлению движения газожидкостной смеси расположены винтовой шнек, основной сепарирующий узел в виде цилиндрического барабана с
iOQ5 53l56
МПК-7 E21B43/38, B01D19/00
радиальными лопатками,дополнительный сепарирующий узел в виде
перфорированного цилиндрического патрубка внутри которого сформирован спиральный канал и являющийся продолжением канала для отвода отсепарированного сводного газа с частью жидкости, кроме того, устройство содержит канал для отвода отсепарированной жидкости. Недостатком этого устройства является увеличенная длина газосепараторной погружной установки, что нежелательно на скважинах с повыщенной кривизной (характерной для кустового бурения). Кроме того, в данном устройстве не возникает эффект дополнительного роста эффективности (нелинейный эффект) газосепарации, характерный для систем с газосепаратором и дополнительным сепарирующим устройством.
Настоящая полезная модель нацелена на устранение указанных выше недостатков известных технических рещений. Достигаемый технический результат состоит в повышении эффективности газосепарации при одновременном сокращении размеров газосепараторного узла и повышении верхней границы области эффективной работы газосепаратора по газосодержанию на входе газосепаратора.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в газовом сепараторе скважинного центробежного насоса, содержащем корпус со входными отверстиями, вал, винтовой щнек, основной сепарирующий узел в виде цилиндрического барабана с радиальными лопатками и дополнительный сепарирующий узел, сделаны следующие конструктивные изменения: дополнительный сепарирующий узел расположен по ходу движения газожидкостной смеси до входных отверстий корпуса и выполнен в виде газового якоря с сепарирующими щелевыми наклонными отверстиями, часть внутренней поверхности газового якоря вместе с частью внешней поверхности корпуса могут формировать канал для прохода газожидкостной смеси во входные отверстия, якорь может выполняться цилиндрическим и охватывающим корпус, в газовом сепараторе может содержаться не меньше двух сепарирующих щелевые наклонных отверстий, расположенных на разных высотах, причем нижнее отверстие располагается на уровне входного отверстия корпуса.
На рис. 1 приведен общий вид газосепаратора скважинного центробежного насоса с якорем.
Газовый сепаратор имеет следующую конструкцию. Газовой якорь (5) содержит сепарирующие щелевые наклонные отверстия (6). Нижняя часть корпуса (4) содержит входные отверстия (1) для газожидкостной смеси. Далее по ходу движения
газожидкостной смеси размещен винтовой шнек (2), цилиндрический барабан с радиальными лопатками (4), которые зафиксированы на валу (9), каналы отвода газожидкостной смеси (7) и жидкости (8).
Предлагаемое устройство работает следующим образом. Первичная сепарация газожидкостной смеси происходит на сепарирующих щелевых наклонных отверстиях (6) газового якоря при изменении направления движения потока. Часть газа направляется вверх и уходит в затрубное пространство, а неотделивщийся газ вместе с жидкостью поступает в канал для прохода газожидкостной смеси, образованный внещней поверхностью (4) корпуса и внутренней поверхностью нижней части газового якоря (5). Далее газожидкостный поток проходит через входные отверстия (1) и направляется к нагнетателю шнекового типа (2). Здесь давление газожидкостной смеси повышается, после чего она подается в центрифугу - устройство сепарации в виде цилиндрических барабанов с радиальными лопатками (3), где происходит разделение ее в поле центробежных сил на газовую и жидкую фазы. Жидкость отбрасывается в канал для отвода жидкости (8) и поступает в следущий модуль насоса. Более легкий газ поднимается через канал для отвода газа (7) и выходит в затрубное пространство. Расположение блока дополнительной сепарации (газового якоря) перед основным блоком сепарирования (относительно хода газожидкостной смеси) ведет к эффекту дополнительного роста эффективности сепарации по сравнению с сепарирующим устройством, в котором дополнительный сепарирующий блок расположен после основного.