ГАЗОВЫЙ СЕПАРАТОР Российский патент 2000 года по МПК E21B43/38 

Изобретение относится к газо- и нефтедобывающей промышленности и может быть применено при добыче нефти с большим газовым фактором и содержанием песка.

Известен газовый сепаратор, содержащий корпус с отверстиями для отвода жидкости, шнек и втулку (см. а.с. СССР N 350957б, кл. E 21 B 43/34, 1970).

Недостатком этого устройства является то, что при большом содержании газа в добываемой продукции скважины на его выходе невозможно получить газожидкостную смесь с допустимым содержанием газа
Наиболее близким к предлагаемому является газовый сепаратор скважинного центробежного насоса, содержащий корпус с всасывающими отверстиями, вал, установленные в корпусе устройства для отвода жидкой и газообразной фазы, установленный на валу шнек, разделитель, элемент, площадь проточной части которого уменьшается в осевом направлении от входа к выходу (см. а.с. СССР 1161694, кл. E 21 B 43/38, 1985).

Недостатком этого устройства является то, что при большом содержании песка в добываемой продукции скважины данный газосепаратор работает не достаточно надежно.

Задачей настоящего изобретения является увеличение надежности работы газового сепаратора.

Для достижения технического результата известный газовый сепаратор скважинного центробежного насоса, содержащий корпус с всасывающими отверстиями, вал, элемент, площадь проточной части которого уменьшается в осевом направлении от входа к выходу, установленные в корпусе шнек и устройства для отвода жидкой и газообразной фазы и разделитель, снабжен сепарирующим шнеком, установленным на валу с радиальным зазором по отношению к корпусу и разделительным диском, установленный во входной части разделителя с радиальным зазором по отношению к корпусу и валу, при этом элемент, площадь проточной части которого уменьшается в осевом направлении от входа к выходу, выполнен в виде корпуса шнека, разделитель выполнен в виде тонкостенного цилиндра, шнек установлен с радиальным зазором по отношению к своему корпусу, сепарирующий шнек установлен между корпусом шнека и разделителем, лопасти шнека на выходе имеют угол наклона меньше 90^o, а лопасти сепарирующего шнека по всей длине имеют острый угол наклона к плоскости, перпендикулярной к оси его вращения, причем внешний диаметр разделительного диска больше диаметра выходного отверстия корпуса шнека.

Во всех просмотренных сепараторах разделитель жидкой и газовой фазы (компонентов) изготовлен в виде тонкостенного цилиндра, что делает границу между фазами нечеткой. Разделительный диск, установленный на входной части разделителя с радиальными зазорами по отношению к корпусу и валу сепаратора, позволяет максимально удалить друг от друга входы в устройства для отвода жидкой и газообразной сред. Причем внешний диаметр разделительного диска больше диаметра выходного отверстия корпуса шнека. Это позволяет на входе в устройство для отвода жидкости создать устойчивое, вращающееся кольцо жидкости, опирающееся на корпус шнека, более эффективно выдавливающее газовые каверны и отдельные пузырьки газа к центру, где они будут выводиться из сепаратора, не препятствуя течению жидкости.

В скважинах с повышенным содержанием песка важно отводить его на поверхность. Если не изымать песок, а оставлять его в скважине, он может заполнить ее полностью, так как содержание песка иногда составляет несколько ведер в сутки. В существующих сепараторах сепарирующий узел представляет собой цилиндрический барабан с радиальными лопатками. В таком цилиндрическом барабане существуют застойные зоны, в которых жидкость не движется в осевом направлении, эти зоны располагаются на входе в периферийной части, особенно в случае установки на входе конусообразного корпуса шнека. Таким образом, сепарирующий узел в виде цилиндрического барабана с радиальными лопатками сепарирует не только газ, но и песок, препятствует прохождению песка, что приводит к запесочиванию скважины. Изготовление сепарирующего узла в виде шнека с большим ходом позволяет беспрепятственно прокачивать песок через сепаратор, сепарируя при этом газ. Кроме этого такой шнек сообщает жидкой фазе дополнительный напор, что позволяет увеличить ширину кольца жидкости около разделительного диска по сравнению с шириной этого кольца на входе в сепарационный шнек. Если в конусообразном корпусе установлен шнек, угол наклона лопастей которого на выходе меньше девяноста градусов, то прохождение песка через него также улучшится по тем же причинам, что и для сепарирующего узла.

Указанные меры позволяют повысить надежность работы сепаратора.

В просмотренных источниках информации указанные отличительные признаки не обнаружены, следовательно, предложенное решение отвечает критерию существенности отличий.

На фигуре 1 изображен общий вид газового сепаратора в разрезе.

Газовый сепаратор содержит корпус 1, в котором имеются всасывающие отверстия 2. В корпусе установлен вал 3 и устройства для отвода жидкой 4 и газообразной 5 сред, разделитель в виде тонкостенного цилиндра 6, на входной части которого установлен разделительный диск 7, корпус шнека 8, площадь проточной части которого уменьшается в осевом направлении от входа к выходу, внутри которого установлен шнек 9 на валу сепаратора 3 с некоторым радиальным зазором по отношению к корпусу шнека 8, между корпусом шнека 8 и разделительным диском установлен сепарирующий шнек 10.

Газовый сепаратор работает следующим образом. Газожидкостная смесь через всасывающие отверстия 2 в корпусе 1 поступает на вход шнека 9, установленного в корпусе шнека 8, площадь проточной части которого уменьшается в осевом направлении от входа к выходу. Это позволяет обеспечить отсутствие градиента давления в проточной части шнека или иметь требуемый градиент давления, что наряду с повышенной меридиональной скоростью приводит к улучшению проходимости проточной части сепаратора для газообразной среды. Угол наклона лопастей шнека 9 на выходе меньше девяноста градусов, это приводит к лучшей проходимости через него песка. Пройдя через шнек 9, газожидкостная смесь закручивается в сепарирующем шнеке 10, который обеспечивает прохождение через него песка в осевом направлении и разделение жидкой и газообразной сред, с последующим отводом разделенных компонентов через устройства для отвода жидкой 4 и газообразной 5 сред, установленных в корпусе 1. На входной части разделителя 6 установлен разделительный диск 7, позволяющий максимально удалить друг от друга входы в отводящие устройства 4 и 5. Внешний диаметр разделительного диска 7 больше диаметра выходного отверстия корпуса шнека 8. Это позволяет на входе в устройство для отвода жидкости создать устойчивое, вращающееся кольцо жидкости, опирающееся на корпус шнека. Вращающееся кольцо жидкости выдавливает газовые каверны и отдельные пузырьки газа к центру, где они будут выводиться из сепаратора, не препятствуя течению жидкости. За счет того, что сепарирующий шнек 10 сообщает жидкости дополнительный напор ширина кольца жидкости около разделительного диска 7 будет больше по сравнению с шириной этого кольца на входе в сепарирующий шнек.

Таким образом, по сравнению с прототипом изобретение позволяет увеличить надежность работы газового сепаратора.

Изобретение относится к газо- и нефтедобывающей промышленности. Газовый сепаратор скважинного центробежного насоса содержит корпус с всасывающими отверстиями, вал. Имеется элемент, площадь проточной части которого уменьшается в осевом направлении от входа к выходу. В корпусе установлены шнек и устройства для отвода жидкой и газообразной фазы и разделитель. Сепаратор снабжен сепарирующим шнеком, установленным на валу с радиальным зазором по отношению к корпусу и разделительным диском, установленным во входной части разделителя с радиальным зазором по отношению к корпусу и валу. Элемент, площадь проточной части которого уменьшается в осевом направлении от входа к выходу, выполнен в виде корпуса шнека. Разделитель выполнен в виде тонкостенного цилиндра. Шнек установлен с радиальным зазором по отношению к своему корпусу. Сепарирующий шнек установлен между корпусом шнека и разделителем. Лопасти шнека на выходе имеют угол наклона меньше 90°. Лопасти сепарирующего шнека по всей длине имеют острый угол наклона к плоскости, перпендикулярной к оси его вращения. Внешний диаметр разделительного диска больше диаметра выходного отверстия корпуса шнека. Повышается надежность работы. 1 ил.

Газовый сепаратор скважинного центробежного насоса, содержащий корпус с всасывающими отверстиями, вал, элемент, площадь проточной части которого уменьшается в осевом направлении от входа к выходу, установленные в корпусе шнек и устройства для отвода жидкой и газообразной фазы и разделитель, отличающийся тем, что он снабжен сепарирующим шнеком, установленным на валу с радиальным зазором по отношению к корпусу и разделительным диском, установленным во входной части разделителя с радиальным зазором по отношению к корпусу и валу, при этом элемент, площадь проточной части которого уменьшается в осевом направлении от входа к выходу, выполнен в виде корпуса шнека, разделитель выполнен в виде тонкостенного цилиндра, шнек установлен с радиальным зазором по отношению к своему корпусу, сепарирующий шнек установлен между корпусом шнека и разделителем, лопасти шнека на выходе имеют угол наклона меньше 90^o, а лопасти сепарирующего шнека по всей длине имеют острый угол наклона к плоскости, перпендикулярной к оси его вращения, причем внешний диаметр разделительного диска больше диаметра выходного отверстия корпуса шнека.