ПОГРУЖНОЙ СЕПАРАТОР МЕХАНИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ
DOWNHOLE SEPARATOR OF MECHANICAL IMPURITIES

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано для защиты погружных нефтяных насосов от гидроабразивного износа.
Известен центробежный сепаратор твердых частиц, включающий корпус со входными отверстиями, ротор в виде рабочих центробежных колес и каналы для отвода отделенных твердых частиц в скважину, причем входные отверстия для жидкости с частицами расположены в нижней части устройства, отверстия для отвода частиц - в средней, а выходные отверстия для очищенной жидкости - в верхней (патент РФ №2 387 884, кл. F04D 29/70, 13/10, 2008).
Недостатком данного устройства является ускоренный износ из-за многократного прохождения вдоль него твердых частиц, вызванного образованием обратного потока жидкости с твердыми частицами от отверстий для отвода частиц к входным отверстиям из-за разности давлений между этими отверстиями.
Наиболее близким к заявляемому является погружной сепаратор механических примесей, содержащий корпус с входными и выходными отверстиями, ротор в виде шнеков, размещенную вокруг него защитную гильзу с неподвижной винтовой решеткой, ход нарезки лопаток которой противоположен вращению ротора, разделительную головку, снабженную отдельными каналами отвода механических примесей и прохождения входящей жидкости, и отстойник. В данном сепараторе выходные отверстия расположены над ротором, а входные отверстия ниже ротора. В погружной установке такой сепаратор размещен ниже электродвигателя (патент РФ №2278959, кл. Е21В 43/00, 43/38, 2006).
Недостатком данного устройства является низкая надежность. Это обусловлено тем, что твердые частицы, отделяясь от восходящего потока, меняют в средней части сепаратора направление своего движения на 180 градусов, и в месте разворота потока частиц происходит интенсивное вихреобразование и локальное накопление механических примесей, что приводит к быстрому разрушению защитной гильзы и корпуса сепаратора на этом уровне.
Задачей настоящего изобретения является повышение надежности погружного сепаратора механических примесей при перекачке жидкостей с большим количеством механических примесей.
Указанный технический результат достигается тем, что в погружном сепараторе механических примесей, содержащем корпус с входными и выходными отверстиями, вращающийся шнек, защитную гильзу и разделительную головку с каналами отвода механических примесей, согласно изобретению, входные отверстия расположены выше шнека, а в разделительной головке выполнены каналы для очищенной жидкости, связанные с выходными отверстиями через кольцевой зазор, образованный между защитной гильзой и корпусом.
На внутренней стороне защитной гильзы может быть выполнена винтовая решетка с ходом нарезки по направлению вращения шнека.
Для повышения напора перед выходными отверстиями может быть установлено рабочее колесо.
Благодаря поступлению жидкости через входные отверстия, размещенные выше шнека, сепарация механических примесей производится в нижней части сепаратора в нисходящем потоке жидкости и поток с твердыми частицами, двигаясь вдоль корпуса вниз, не меняет направления своего движения. Это приводит к тому, что абразивные примеси не накапливаются внутри сепаратора и не разрушают защитную гильзу или корпус устройства.
Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 показан предлагаемый сепаратор механических примесей, продольный разрез; на фиг.2 - то же, с рабочим колесом.
Погружной сепаратор имеет входные 1 и выходные 2 отверстия, каналы для отвода механических примесей 3, вращающийся шнек 5, насаженный на вал 4. Каналы для отвода механических примесей 3 размещены на периферийной части разделительной головки 6, расположенной ниже шнека 5, и ориентированы вдоль оси сепаратора. Вокруг шнека 5 установлена защитная гильза 8, образующая с корпусом 14 кольцевую полость 7, которая соединена с выходными отверстиями 2 с помощью каналов 9, проходящих через входной модуль 10, расположенный выше шнека 5. На защитной гильзе 8 может быть выполнена винтовая решетка с ходом нарезки винтов по направлению вращения шнека для защиты гильзы от износа. Каналы для отвода механических примесей 3 подведены к хвостовику 12 или контейнеру для сбора механических примесей (не показан).
Для повышения напора перед выходными отверстиями 2 может быть установлено рабочее колесо 13 (фиг.2).
Устройство работает следующим образом.
Вращение от электродвигателя передается через вал 4 на шнек 5. Пластовая жидкость, содержащая механические примеси (стрелки с двойными линиями), поступает через входные отверстия 1 на вход вращающегося шнека 5. При прохождении жидкости через вращающийся шнек 5 происходит сепарация механических примесей (стрелки со штриховыми линиями), которые прижимаются к внутренней стороне защитной гильзы 8 и попадают в каналы 3, после чего сбрасываются в хвостовик 12. Очищенная жидкость (стрелки со сплошными линиями) поступает во внутреннюю часть 11 разделительной головки 6, затем направляется в кольцевую полость 7, откуда через каналы 9 поднимается напрямую (фиг.1) или через рабочее колесо 13 (фиг.2) к выходным отверстиям 2, откуда выводится из сепаратора.
Для того чтобы предотвратить попадание неочищенной жидкости в выходные отверстия 2 суммарный напор шнека 5 и рабочего колеса 13 должен быть таким, чтобы в рабочем диапазоне подач сепаратора, давление на выходных отверстиях 2 было больше давления на входных отверстиях 1. При необходимости увеличения напора шнек может быть выполнен многоступенчатым с промежуточными направляющими аппаратами.
Таким образом, заявляемая конструкция препятствует накоплению механических примесей внутри сепаратора, что повышает надежность его работы.