ГАЗОВЫЙ СЕПАРАТОР СКВАЖИННОГО ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА С ОБРАТНЫМ КЛАПАНОМ

Полезная модель относится к нефтяному машиностроению, а именно к центробежным газовым сепараторам погружных насосов.
Центробежные газовые сепараторы разделяют поступающую на вход газожидкостную смесь из внешней среды на жидкую и газовую фазу с помощью центробежных сил (Оборудование для добычи нефти и газа. Часть 1. В.Н.Ивановский, В.И.Дарищев, А.А.Сабиров, В.С.Каштанов, С.С.Пекин. 2002 г., Москва, "Нефть и газ", с 445-448).
Ближайшим аналогом заявленной полезной модели является газовый сепаратор скважинного центробежного насоса, содержащий корпус с входными отверстиями, вал, последовательно расположенные на валу шнековый узел и центробежный сепарирующий узел, канал отвода жидкости, канал отвода газа, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным шнековым узлом, расположенным на валу так, что нижняя торцевая поверхность дополнительного шнекового узла либо совпадает с уровнем входного отверстия канала отвода жидкости, либо выше его, а часть канала отвода газа образована полостью с дополнительным шнековым узлом, предотвращающим проникновение пластовой жидкости из затрубного пространства в канал отвода газа (RU 2313666, Е21В 43/38, публ. 20.03.2007).
Недостатком данного устройства является низкая эффективность работы насоса с указанным газосепаратором в нерасчетных режимах, а именно в случае низкого притока двухфазной пластовой жидкости и при использовании в погружной части кожуха принудительного охлаждения с повышенным гидравлическим сопротивлением возникает обратный поток двухфазной смеси через газоотводящие отверстия к рабочим колесам насоса, при этом полностью теряется эффект сепарции пенообразноой смеси и происходит срыв подачи насоса. Кроме того, наличие дополнительного шнека на входе в газоотводящие каналы не предотвращает обратный ток двухфазной смеси из-за низкого напора при работе с пенообразной пластовой жидкостью.
Технический результат состоит в обеспечении стабильности работы насосного агрегата с газосепаратором при повышение эффективности работы насоса во всех режимах, но особенно в нерасчетных условиях его работы (например, в случае низкого притока пластовой жидкости с высоким содержанием свободного газа на приеме погружной части, снабженной кожухом принудительного обтекания).
Указанный технический результат достигается за счет того, что в газовый сепаратор скважинного центробежного насоса, содержащий корпус с входными отверстиями, вал, последовательно расположенные на валу шнековый узел и центробежный сепарирующий узел, канал отвода жидкости, канал отвода газа, в каналы для отвода газа установлены обратные клапаны со сменными жиклерами из коррозионностойкого и износостойкого материала, например из твердого сплава на основе карбида вольфрама и никеля, перед каналом отвода газа (газоотводными отверстиями) установлена конусообразная втулка-разделитель из коррозионностойкого материала.
На фиг.1 приведен общий вид газосепаратора скважинного центробежного насоса с обратными клапанами и конусообразной втулкой-разделителем. На фиг.2 приведен обратный клапан.
Газовый сепаратор содержит корпус 1, в нижней части которого имеются входные отверстия 2 для газожидкостной смеси 17. Далее по ходу движения газожидкостной смеси вверх размещен гелико-аксиальный насос 3, сепарационный барабан 4 с радиальными лопатками, которые зафиксированы на валу 5, вал удерживается в корпусе двумя подшипниковыми узлами, нижним 12 и верхним 10. В корпусе 1 имеются каналы 6 для отвода отсепарированного газа 18 с установленными обратными клапанами 7, и каналы 8 для отсепарированной жидкости 19, причем приемная часть газоотводных каналов снабжена конусообразной втулкой - разделителем 9. Внутренняя часть корпуса 1 армирована износостокими гильзами 11.
Обратный клапан представлен на фиг.2. Клапан представляет собой сборную конструкцию, состоящую из корпуса 13, сменного жиклера 14, шарика запорного 15 и износостойкого седла 16.
Предлагаемое устройство работает следующим образом. Поток газожидкостной смеси 17 проходит через входные отверстия 2 и направляется к входу гелико-аксиального насоса 3. Здесь давление газожидкостной смеси повышается, после чего поток проходит через сепарационный барабан 4 (устройство сепарации в виде цилиндрической ступицы с радиальными лопатками), где происходит разделение ее в поле центробежных сил на газовую и жидкую фазы. Граница зоны разделения определяется соотношением фаз жидкостного потока. Эффективность разделения фаз задается длиной сепарирующего узла. Далее, разделенные фазы поступают в зону конусообразной втулки-разделителя 9, где и происходит отвод газовой 18 и жидкой 19 фаз, образовавшихся после прохождения сепарационного барабана.
В нерасчетном режиме (пластовая жидкость практически представляет собой пену), когда напор гелико-аксиального насоса значительно снижается и создаются условия для обратного течения газожидкостной смеси с большим содержанием свободного газа (пены) через газоотводные каналы обратный клапан предотвратит забор пены на вход насоса. Таким образом, процесс сепарации пены в сепарационном барабане будет продолжаться и работа насоса будет устойчива.