газовый сепаратор скважинного центробежного насоса

Формула изобретения

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.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтяному машиностроению, а именно к центробежным газосепараторам погружных насосов. Центробежные газосепараторы разделяют поступающую на вход газожидкостную смесь из внешней среды на жидкую и газовую фазу с помощью центробежных сил [1].

Прототипом заявленной полезной модели является газосепараторное устройство скважинного многоступенчатого центробежного насоса, включающее газосепаратор центробежного типа [2]. Газосепаратор содержит вал, по ходу движения расположены входное отверстие для приема газожидкостной смеси, расположенное в нижней части газосепараторного устройства, на валу последовательно установлены шнековый узел, центробежный сепарирующий элемент, каналы для отвода жидкости, каналы для отвода газа. Недостатком данного устройства является низкая эффективность работы насоса с указанным газосепаратором в нерасчетных режимах, а именно в случае низкого газосодержания (или практическом отсутствии газа).

Настоящее изобретение нацелено на устранение вышеуказанного недостатка известного технического решения. Достигаемый технический результат состоит в обеспечении стабильности работы насосного агрегата с газосепаратором при низком содержании газовой фазы в откачиваемой жидкости.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в газовом сепараторе скважинного центробежного насоса, содержащем корпус со входными отверстиями, вал, последовательно расположенные на валу шнековый узел и центробежный сепарирующий узел, канал отвода жидкости, канал отвода газа, входная часть канала отвода газа образована полостью с дополнительным шнековым узлом, расположенным на валу, причем нижняя торцевая поверхность дополнительного шнекового узла может либо совпадать с уровнем входного отверстия канала отвода жидкости, либо быть выше его, сепарирующий узел может выполняться в виде цилиндрического барабана с радиальными лопатками, часть поверхности полости с дополнительным винтовым шнеком может образовываться гильзой-вставкой, причем нижнее отверстие гильзы вставки может является входным отверстием канала отвода газа, нижнее отверстие гильзы-вставки может находиться на одном уровне с входным отверстием канала отвода жидкости.

На фиг.1 приведен общий вид газосепаратора скважинного центробежного насоса с дополнительным шнековым узлом. На фиг.2 - конструкция входного канала отвода газа с внутренней гильзой-вставкой.

Газовый сепаратор имеет следующую конструкцию. Нижняя часть корпуса 9 содержит входные отверстия 7 для газожидкостной смеси. Далее по ходу движения газожидкостной смеси 17 размещен винтовой шнек 6, цилиндрический барабан с радиальными лопатками 5, которые зафиксированы на валу 1, каналы отвода газа 2 и отсепарированной жидкости 3 со входным отверстием 12, дополнительный шнековый узел 4, причем часть поверхности полости 16, в котором размещен дополнительный шнековый узел, сформирована поверхностью внутренней гильзой-вставкой 19. Сепаратор имеет также нижнюю осевую опору 8.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. Газожидкостный поток 18 проходит через входные отверстия 1 и направляется к нагнетателю шнекового типа 6. Здесь давление газожидкостной смеси повышается, после чего поток жидкости (направление хода потока - 17) проходит через разделительный узел центрифугу - устройство сепарации в виде цилиндрического барабана с радиальными лопатками 3, где происходит разделение ее в поле центробежных сил на газовую и жидкую фазы. Нижняя граница зоны разделения находится на уровне 13, верхняя на уровне 14. Разница L по абсолютной величине уровней 14 и 13 характеризует длину области разделения фаз и задается длиной сепарирующего узла. Далее смесь поступает на дополнительную шнековую ступень 4. Нижняя торцевая поверхность дополнительного шнекового узла находится на уровне (или выше) верхней границы области разделения фаз, причем указанная область формируется центробежным сепарирующим узлом из поступающей на вход газосепаратора пластовой жидкости. Гильза-вставка обеспечивает разделение газожидкостной и жидкостной фазы, образующейся после прохождения устройства сепарации, и предотвращает проникновение жидкостной фазы из газосепаратора в область дополнительного винтового шнека. В нерасчетном режиме (пластовая жидкость практически не содержит газа), например в ситуации запуска насоса, дополнительная шнековая ступень предотвращает нежелательный эффект проникновения пластовой жидкости из межтрубного пространства непосредственно в канал для отвода газа 2. Направление хода газа - 10. Отсепарированная жидкость направляется в канал для отвода жидкости 3 (направление потока 11) и поступает в следующий модуль насоса. Более легкий газ (если он есть в скважинной жидкости) поднимается через канал для отвода газа 2 и выходит в затрубное пространство.

Источники информации

1. 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.

2. US 5516360 (BAKER HUGES INCORPORATED), дата публикации 14.05.1996, МПК⁷ В01D 19/00, col.4, fig.1, 2.