Газосепаратор погружного центробежного насоса

Изобретение относится к области нефтедобывающей техники и может быть использовано при добычи нефти с большим газосодержанием посредством скважинных центробежных электронасосов (ЭЦН). Обеспечивает повышение эффективности сепарации газожидкостной смеси при увеличении расхода дегазированной жидкости через насос или увеличении газосодержания на входе в установку. Сущность изобретения: устройство содержит корпус с входными отверстиями для подвода газожидкостной смеси, каналами для подачи дегазированной жидкости в насос и вывода отсепарированного газа в затрубное пространство, установленные на валу напорную ступень и центробежный разделитель. Согласно изобретению устройство снабжено осевым вентилятором или вихревой или водокольцевой ступенью, которые установлены на валу за центробежным разделителем по ходу движения газожидкостной смеси. Они обеспечивают создание депрессии в центральной полости центробежного разделителя и принудительный вывод отсепарированного газа в затрубное пространство. 1 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области нефтедобывающей промышленности, в частотности к устройствам для отделения газа от газожидкостной смеси в погружных центробежных насосах, и может быть использовано при добычи нефти из скважин с повышенным содержанием газа.

Уровень техники

Из уровня техники известен газосепаратор, включающий в себя корпус с отверстиями для подвода газожидкостной смеси и каналами для подачи дегазированной жидкости в насос и отвода отсепарированного газа в затрубное пространство, напорную вихревую ступень и завихритель, состоящий из лопастного колеса и специального направляющего аппарата (см. А.А.Богданов "Погружные центробежные электронасосы для добычи нефти", издательство "Недра", Москва, 1968 г., с.80-82, рис.64).

Недостатком данного газосепаратора является небольшая эффективность сепарации газожидкостной смеси, особенно с высоким содержании газа. Кроме того, отсутствие принудительно вывода отсепарированного газа в затрубное пространство не исключает подсос газа в насос при увеличении отбора жидкости.

Также из уровня техники известен газосепаратор, включающий корпус с входными отверстиями и каналами для отвода отсепарированного газа и жидкости, в котором напорная ступень состоит из шнека с выправляющей решеткой и лопастной ступени погружного центробежного насоса, а центробежный разделитель состоит из крыльчатки и цилиндрического барабана с радиальными лопатками (см. а.с. СССР №1161694 А, публ. 15.06.1985, кл. Е 21 В 43/38).

Недостатком данного газосепаратора является то, что повышение эффективности сепарации достигается за счет дополнительной сепарации части жидкости и связано с существенным усложнением конструкции газосепаратора и увеличением его металлоемкости. В то же время не исключен подсос газа в насос при увеличении отбора жидкости, так как не обеспечивается принудительный вывод отсепарированного газа в затрубное пространство.

Также известен газосепаратор погружного насоса, содержащий корпус с входными отверстиями для подвода газожидкостной смеси, каналами для подачи дегазированной жидкости в насос и отвода отсепарированного газа в затрубное пространство, установленные на валу напорную ступень и центробежный разделитель, который по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату может быть принято в качестве ближайшего аналога заявляемого решения (см. патент RU 2027912 С1, публ. 27.01.1995, кл. F 04 D 13/10, Е 21 В 43/38).

Недостаток данного газосепаратора заключается в том, что отсутствуют средства для принудительного вывода отсепарированного газа в затрубное пространство. Отсутствие принудительного вывода газа при увеличении отбора жидкости насосом приводит к вторичному подсосу газа в насос и как следствие к снижению коэффициента сепарации.

Раскрытие изобретения

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в повышении эффективности добычи нефти посредством погружных центробежных насосов из скважин с повышенным содержанием газа.

Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, заключается в повышении эффективности сепарации газожидкостной смеси при увеличении расхода дегазированной жидкости через насос или увеличении газосодержания на входе в установку.

Указанный технический результат в заявляемом газосепараторе достигается за счет того, что газосепаратор, содержащий корпус с входными отверстиями для подвода газожидкостной смеси, каналами для подачи дегазированной жидкости в насос и вывода отсепарированного газа в затрубное пространство и установленные на валу напорную ступень и центробежный разделитель, снабжен осевым вентилятором или вихревой или водокольцевой ступенью, которые установлены на валу за центробежным разделителем по ходу движения газожидкостной смеси и обеспечивают создание депрессии в центральной части центробежного разделителя и принудительный вывод отсепарированного газа в затрубное пространство.

Создание депрессии в центральной части центробежного разделителя повышает степень "извлечения" из жидкости растворенного в ней газа, поскольку разделение газожидкостной смеси происходит не только под действием центробежных сил, но и за счет разного давления в центральной и периферийной части центробежного разделителя. А принудительный вывод отсепарированного газа в затрубное пространство снижает вероятность попадания уже отсепарированного газа в насос. Таким образом заявляемый газосепаратор позволяет повысить эффективность сепарации газожидкостной смеси при увеличении расхода дегазированной жидкости через насос или увеличении газосодержания на входе в установку. Выбор конкретного варианта выполнения газосепаратора (с осевым вентилятором, вихревой или водокольцевой ступенью) зависит от количества газа, содержащегося в газожидкостной смеси.

При проведении поиска по патентным и научно-техническим источникам информации не обнаружено решений, содержащих всей совокупности признаков независимого пункта формулы изобретения, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "новизна", также не обнаружено решений, содержащих всей совокупности признаков отличительной части независимого пункта формулы изобретения, что позволяет сделать вывод о соответствии заявленного решения критерию "изобретательский уровень".

Осуществление изобретения

Газосепаратор содержит корпус (1), в котором выполнено входное отверстие (2) для подачи газожидкостной смеси, закрытое с внешней стороны приемной сеткой (9), канал (8) для вывода отсепарированного газа в затрубное пространство, а также канал (7) для подачи дегазированной жидкости в насос. Внутри корпуса (1) расположен вал (3), приводящий во вращение подвижные элементы газосепаратора. На валу (3) по ходу движения газожидкостной смеси расположена напорная ступень, которая выполнена в виде шнека (4), центробежный разделитель (5), выполненный в виде цилиндрического барабана с радиальными лопатками, и, например, двухступенчатый осевой вентилятор (6) (см. чертеж).

Работа газосепаратора осуществляется следующим образом.

Газосепаратор в составе насосной установки, состоящей из одной или нескольких насосных секций и погружного электродвигателя, опускается в скважину. После запуска электродвигателя из нефтяного пласта к газосепаратору начинает поступать пластовая жидкость в виде газожидкостной смеси (ГЖС). ГЖС поступает через приемную сетку (9) и входное отверстие (2) корпуса на шнек (4), который создает напор, который необходим для продавливания газожидкостной смеси через газосепаратор. За счет этого напора газожидкостная смесь поступает в центробежный разделитель (5), в котором под действием центробежных сил газ отделяется от жидкости, при этом отсепарированная жидкость отбрасывается к периферии центробежного разделителя (5), а газ скапливается в центральной части вдоль вала (3). Дегазированная жидкость с периферии центробежного разделителя через канал (7) поступает в насос, газ через канал (8) принудительно выводится вентилятором (6) в затрубное пространство. При этом в центральной части центробежного разделителя (5) в зоне скопления газа вентилятором (6) создается депрессия (пониженное давление). Понижение давления газа в центральной части центробежного разделителя (5) увеличивает разность давления в разных его частях, что повышает эффективность сепарации ГЖС. Кроме того, понижение давления газа в центральной части центробежного разделителя создает дополнительное сопротивление для входе газа в насос, а следовательно, уменьшает вероятность повторного смешивания отсепарированного газа с потоком жидкости за центробежным разделителем (на входе в насос) при увеличении отбора жидкости насосом или увеличении газосодержания на входе в установку.

Работа газосепаратора с вихревой или водокольцевой ступенью осуществляется таким же образом.

Предложение соответствует критерию "промышленная применимость", поскольку реализацию устройства можно осуществить с использованием известных средств и методов.

Газосепаратор погружного центробежного насоса, содержащий корпус с входными отверстиями для подвода газожидкостной смеси, каналами для подачи дегазированной жидкости в насос и вывода отсепарированного газа в затрубное пространство, установленные на валу напорную ступень и центробежный разделитель, отличающийся тем, что он снабжен осевым вентилятором или вихревой или водокольцевой ступенью, которые установлены на валу за центробежным разделителем по ходу движения газожидкостной смеси и обеспечивают создание депрессии в центральной полости центробежного разделителя и принудительный вывод отсепарированного газа в затрубное пространство.