Газовый сепаратор скважинного центробежного насоса

 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к добыче нефти с большим газовым фактором. Обеспечивает упрощение конструкции устройства, повышение эксплуатационной надежности и снижение эксплуатационных расходов. Сущность изобретения: рабочее колесо центробежного насоса выполнено с периферийным боковым выходом и установлено в корпусе за входной головкой по направлению движения жидкости, цилиндрический барабан одним концом жестко соединен с ведомым диском рабочего колеса, а другим опирается на присоединительную головку, внутри него концентрично оси сепаратора размещена конусная направляющая потока, диаметр которой плавно уменьшается в направлении насоса, прикреплена жестко к присоединительной головке и образует с цилиндрическим барабаном расширяющийся кольцевой канал. 1 ил.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и найдет применение при добыче нефти с большим газовым фактором.

Известно устройство для сепарации газа при откачке жидкости из скважины погружным электроцентробежным насосом, содержащее корпус, шнек, полая ось которого имеет радиальные перфорационные отверстия и сообщена со всасывающей полостью струйного аппарата (1).

Устройство обладает недостаточной сепарационной способностью, так как шнек не обеспечивает необходимое активное вращательное движение газожидкостной смеси, при этом поступательное движение преобладает над вращательным.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является скважинный газосепаратор, состоящий из корпуса, присоединительных головок, вала, на который насажаны шнек, устройство для подачи жидкости в виде рабочего колеса центробежного насоса большой производительности, барабана для закручивания жидкости, распределителя потока и каналов для отвода отсепарированной жидкости (2).

К основным недостаткам данной конструкции относятся: сложность конструкции, обусловленная наличием шнека, выправляющих аппаратов и барабана, низкая эксплуатационная надежность, вследствие некачественного разделения газа от жидкости, которое объясняется тем, что скорость поступательного движения потока значительна, а активное вращательное движение имеет место на малом участке. По этой причине газ не успевает отделиться от жидкости; высокие эксплуатационные расходы вследствие малого межремонтного периода работы, обусловленного тем, что при большом содержании газа в жидкости движущийся поток разрывается во всасывающей полости насоса, в результате прекращается подача, что приводит к выходу из строя электродвигателя и подъему насосной установки.

Задачей изобретения является упрощение конструкции устройства, повышение эксплуатационной надежности и снижение эксплуатационных расходов.

Указанная задача решается предлагаемым газовым сепаратором, включающим корпус, в котором установлены входная и присоединительная головки, устройство для подачи жидкости в виде рабочего колеса центробежного насоса большей производительности, цилиндрический барабан, вал, распределитель потока и каналы для отвода отсепарированной жидкости и газа.

Новым является то, что рабочее колесо центробежного насоса выполнено с периферийным боковым выходом и установлено в корпусе за входной головкой по направлению движения жидкости, цилиндрический барабан одним концом жестко соединен с ведомым диском рабочего колеса, а другим опирается на присоединительную головку, внутри его концентрично оси сепаратора размещена конусная направляющая потока, диаметр которой плавно уменьшается в направлении насоса, закреплена жестко к присоединительной головке и образует с цилиндрическим барабаном расширяющийся кольцевой канал.

На чертеже изображен предлагаемый газосепаратор в продольном разрезе.

Он состоит из корпуса 1, на концах которого установлены головки: входная 2 и присоединительная 3, вала 4, устройства для подачи жидкости 5, выполненного в виде рабочего колеса центробежного насоса большей производительности с периферийным боковым выходом 6, тонкостенного цилиндрического барабана 7, одним концом жестко соединенного с ведомым диском рабочего колеса, а другим, опирающимся на присоединительную головку 3, конусной направляющей 8, жестко соединенной с головкой 3, диаметр которой плавно уменьшается в направлении насоса и образующей с цилиндрическим барабаном расширяющийся кольцевой канал "а", фильтра 9 и распределителя потока 10.

Устройство работает следующим образом. Газожидкостная смесь поступает из скважины в полость "б" через фильтр 9, откуда направляется во всасывающую полость "в" рабочего колеса 5. В последнем наряду с поступательным движением она приобретает вращательное движение и на периферии выбрасывается в полость "а", где газожидкостная смесь продолжает двигаться в направлении насоса, сохраняя как вращательное, так и поступательное движения. При этом максимальную окружную скорость имеют частицы потока, расположенные на внутренней поверхности цилиндрического барабана 7, а минимальную - на поверхности конусной направляющей 8. Согласно законам гравитации более тяжелые частицы (жидкость), устремляются к периферии, т. е. к внутренней поверхности цилиндрического барабана 7, а более легкие (газ) вытесняются частицами жидкости к центру, к поверхности конусной направляющей 8, где ниже давление. В результате этого двигающийся поток газожидкостной смеси в полости "а" переходит постепенно при подходе к головке 3, в двухфазное состояние. Ближе к центру по кольцу располагается газожидкостная смесь с максимальным содержанием газа, а ближе к периферии - газожидкостная смесь с максимальным содержанием жидкости. Центральный поток, состоящий в основном из газа, по каналам "г" и "д" направляется в затрубное пространство скважины, а периферийный, состоящий в основном из жидкости, по каналу "ж" - на прием насоса 11.

Предлагаемый сепаратор позволяет: упростить конструкцию благодаря совмещению в рабочем колесе с цилиндрическим барабаном функции подающего и вращающегося (закручивающего) устройств; повысить эксплуатационную надежность электронасоса в скважинах с большим содержанием газа. Это достигается более качественным разделением жидкости от газа, благодаря сочетанию поступательного движения газожидкостной смеси с активным вращательным движением и снижением скорости на всем протяжении движения смеси от входа в устройство и до входа в центробежный насос. Эти факторы устраняют условия, способствующие выходу из строя электродвигателя; снизить эксплуатационные расходы благодаря увеличению межремонтного периода работы.

Использованная информация 1. Аналог - авт. св. N 1550115, МКИ E 21 В 43/38, 1990 г.

2. Прототип - авт. св. N 1161694, МКИ E 21 В 43/38, 1985 г.

Формула изобретения

Газовый сепаратор скважинного центробежного насоса, включающий корпус, в котором установлены входная и присоединительная головки, устройство для подачи жидкости в виде рабочего колеса центробежного насоса большей производительности, цилиндрический барабан, вал, распределитель потока и каналы для отвода отсепарированной жидкости и газа, отличающийся тем, что рабочее колесо центробежного насоса выполнено с периферийным боковым выходом и установлено в корпусе за входной головкой по направлению движения жидкости, цилиндрический барабан одним концом жестко соединен с ведомым диском рабочего колеса, а другим опирается на присоединительную головку, внутри него концентрично оси сепаратора размещена конусная направляющая потока, диаметр которой плавно уменьшается в направлении насоса, прикреплена жестко к присоединительной головке и образует с цилиндрическим барабаном расширяющийся кольцевой канал.

РИСУНКИ

Рисунок 1