СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ СЕПАРАТОРА НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОТДЕЛЕНИЯ ГАЗА И СТЕНД ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2023 года по МПК F04B51/00 F04D13/10 G01F15/08 G01M99/00 

Группа изобретений относится к испытаниям гидравлических машин и предназначена для измерения рабочих характеристик погружных газосепараторов, используемых при добыче нефти.

Известны из патентов RU 2075654 и RU 2398205 способы испытаний газосепараторов на газожидкостных смесях (ГЖС), включающие измерение потоков газа и жидкости до подачи их в газосепаратор, формирование газожидкостной смеси, подачу ее в блок моделирования внутрискважинных условий (БМВУ) в виде трубы, имитирующей скважину, внутри которого установлен газосепаратор. После сепарации ГЖС газосепаратором, отсепарированный газ с частью жидкости сбрасывается в имитатор обсадной колонны, дегазированная жидкость поступает в электроцентробежный насос (ЭЦН). По результатам испытаний строится сепарационная характеристика газосепаратора - соотношения количества газа, отсепарированного газосепаратором к количеству газа, которое поступило в него.

Способы реализуются на стендах, содержащих линию подвода жидкости, линию подачи газа, смесительное устройство, БМВУ, внутри которого установлен испытуемый газосепаратор с образованием затрубного пространства, линию отвода газа и жидкости из выкидных отверстий газосепаратора и сепарационный бак для разделения жидкой фазы от газовой фазы и эвакуации последней из стенда. Эти способы и стенды для их осуществления отличаются методами измерения параметров ГЖС после прохождения через сепаратор.

Недостатком данных способов является то, что при проведении испытаний неизвестен состав потоков газа и жидкости, поступающих в газосепаратор, так как внутри БМВУ происходит изменение состава потока из-за гравитационной сепарации газа на входе в газосепаратор, часть газа проходит мимо газосепаратора (ГС).

Известны из патентов RU 2425254, RU 2531090 и статьи [Исаев Г.А., Калан В.А., Петров В.И. Проектная разработка исследовательского стенда для испытаний газосепараторов погружных насосных установок для добычи нефти. Труды V-ой Международной научно - технической конференции «СИНТ 2009» Разработка, производство и эксплуатация, турбо-электронасосных агрегатов и систем на их основе, Воронеж 2009, с. 136-147]способ и стенд испытаний газосепараторов, включающий измерение потоков газа и жидкости, формирование ГЖС, подачу ее во входные отверстия газосепаратора, сепарацию газа, измерение расходов газа и жидкости на выходных отверстиях из газосепаратора и в отсепарированной смеси.

Способ реализуется на стенде, содержащем блок моделирования внутрискважинных условий, в котором с образованием кольцевого зазора размещен испытываемый газосепаратор, линию подвода смеси жидкости и газа к входным отверстиям газосепаратора, трубопровод для отвода газа и жидкости из выкидных отверстий газосепаратора, бак для отделения жидкой фазы от газовой фазы и удаления последней из стенда, кольцевой зазор между входными и выкидными отверстиями перекрыт горизонтальной перегородкой, разделяющей блок моделирования внутрискважинных условий на две части, а на трубопроводе для отвода газа и жидкости размещен дроссель, поддерживающий давление на выкидных отверстиях газосепаратора, равное давлению на входных отверстиях газосепаратора за вычетом давления, создаваемого столбом газожидкостной смеси в газосепараторе.

Недостатком является неточное моделирование скважинных условий, ГЖС подается не на вход в ГС, а на вход в блок в виде трубы, имитирующей скважину. В трубе будет проходить укрупнение пузырей газа с образованием газовой области, что не соответствует условиям работы ГС в реальной скважине. Способ не позволяет точно задать требуемый перепад давления между входом в ГС и отверстиями для выхода отсепарированного газа.

Наиболее близкими аналогами к заявляемой группе изобретений являются способ испытаний газосепараторов на газожидкостных смесях и стенд из патента RU 2647175. В способе измеряют расход в линиях подвода жидкости и газа на входе в газосепаратор, формируют газожидкостную смесь, осуществляют сепарацию в газосепараторе, подачу потока газожидкостной смеси осуществляют непосредственно в основание газосепаратора, поток из выкидных отверстий газосепаратора направляют в дополнительное устройство для сепарации жидкости и газа, при этом отсепарированную в дополнительном устройстве жидкость подают в испытуемый газосепаратор, а отсепарированный газ - в атмосферу, при этом обеспечивается равенство давлений на входе и выходе газосепаратора, измеряют расход потоков жидкости и газа, отсепарированных в дополнительном устройстве, по данным измерений расходов вычисляют коэффициент сепарации испытуемого газосепаратора.

Способ реализуется на стенде, содержащем испытуемый газосепаратор с основанием и головкой с выкидными отверстиями, линию отвода отсепарированной жидкости, линии подвода жидкости и газа, которые объединяются в линию подвода газожидкостной смеси, отличающийся тем, что выход линии подвода газожидкостной смеси соединен с основанием газосепаратора, снаружи выкидных отверстий установлен кожух герметично по отношению к газосепаратору, кожух соединен трубопроводом с входом в дополнительное устройство для сепарации жидкости и газа, при этом канал дополнительного устройства для отсепарированной жидкости соединен с линией подвода жидкости в газосепаратор, а канал для отсепарированного газа с атмосферой.

Недостатком является недостаточно точное моделирование скважинных условий, связанное с тем, что равенство давления на выкидных отверстиях газосепаратора давлению на входе в газосепаратор моделирует работу изделия в горизонтальных скважинах. На некоторых режимах работы газосепаратора из выкидных отверстий выходит только газ, также возможны случаи, когда давление в районе выкидных отверстий в газосепараторе меньше, чем давление снаружи, в этом случае происходит процесс не выделения, а засасывания ГЖС снаружи внутрь газосепаратора через выкидные отверстия. Стендовые испытания, проведение измерений расхода потоков жидкости и газа на таких режимах вызывают затруднения.

Технической проблемой группы изобретений является более точное моделирование скважинных условий путем обеспечения перепада давления между входом и выкидными отверстиями газосепаратора соответствующего перепаду в реальных скважинах.

Техническим результатом является повышение точности вычислений сепарационной характеристики газосепаратора, допустимого объемного содержания свободного газа на входе в газосепаратор.

Сущность технических решений.

В способе испытания газосепаратора на газожидкостной смеси, включающем измерение расходов в линиях подвода жидкости и газа на входе в газосепаратор, формирование газожидкостной смеси, подачу сформированной газожидкостной смеси непосредственно в основание газосепаратора, сепарацию в газосепараторе, отвод потока газожидкостной смеси из газоотводящих отверстий в головке газосепаратора через кожух, установленный снаружи газоотводящих отверстий, в дополнительное устройство для сепарации жидкости и газа, отвод отсепарированного в дополнительном устройстве газа в атмосферу, измерение расхода потоков жидкости и газа, отсепарированных в дополнительном устройстве, отвод дегазированной жидкости с фиксированным содержанием свободного газа в основной бак, вычисление по данным измерений расходов жидкости и газа коэффициента сепарации испытуемого газосепаратора, на протяжении всех испытаний поддерживают постоянное давление на входе в газосепаратор, подачу рабочей жидкости через газосепаратор устанавливают при помощи регулирующего клапана, установленного в линии отвода дегазированной жидкости, при этом для каждого режима с заданным содержанием свободного газа устанавливают и поддерживают заданную разницу давлений на входе в газосепаратор и на выходе из газоотводящих отверстий газосепаратора в кожухе, равную перепаду давлений в столбе газожидкостной смеси снаружи аналогичного газосепаратора, работающего в скважине, между входом в газосепаратор и газоотводящими отверстиями.

Заявляемый способ имеет следующий аспект выполнения.

Разницу давлений на входе в газосепаратор и на выходе из газоотводящих отверстий газосепаратора в кожухе измеряют заранее в трубе, имитирующей скважину.

Разницу давлений на входе в газосепаратор и на выходе из газоотводящих отверстий газосепаратора в кожухе рассчитывают аналитически с учетом разной скорости движения жидкой и газовой фазы.

Разницу давлений на входе в газосепаратор и на выходе из газоотводящих отверстий газосепаратора в кожухе поддерживают автоматически путем установки байпасной линии, соединяющей вход в газосепаратор и кожух.

Разницу давлений на входе в газосепаратор и на выходе из газоотводящих отверстий газосепаратора в кожухе поддерживают автоматически путем установки байпасной линии, соединяющей вход в газосепаратор и кожух, при этом байпасная линия соединена с дополнительным устройством для сепарации жидкости и газа, выполненного в виде дополнительного бака.

Разницу давлений на входе в газосепаратор и на выходе из газоотводящих отверстий газосепаратора в кожухе поддерживают автоматически путем установки байпасной линии, соединяющей вход в газосепаратор и кожух, при этом байпасная линия соединена с дополнительным устройством для сепарации жидкости и газа, выполненного в виде дополнительного бака, в верхней части дополнительного бака, в линии отвода отсепарированного газа установлен регулирующий клапан, открытие и закрытие которого автоматически связано с уровнем жидкости, при этом отсепарированная в дополнительном баке жидкость подается снова в кожух.

Дополнительное устройство для сепарации жидкости и газа выполнено в виде стендового центробежного газосепаратора.

Дополнительное устройство для сепарации жидкости и газа выполнено в виде мерного бака.

По дополнительному трубопроводу в кожух подают жидкость, при этом выполняется условие поддержания заданного давления в кожухе, замеряют расход жидкости по дополнительному трубопроводу.

Заявляемый способ реализуется на стенде для испытания газосепараторов на газожидкостных смесях, содержащем бак с жидкостью, испытуемый газосепаратор с основанием и головкой, в которой изготовлены каналы для отвода дегазированной жидкости и отверстия для отвода отсепарированного газа, линию отвода дегазированной жидкости, линии подвода жидкости и газа, которые объединяются в линию подвода газожидкостной смеси, выход линии подвода газожидкостной смеси соединен непосредственно с входом в основание газосепаратора, снаружи отверстий для отвода отсепарированного газа установлен кожух герметично по отношению к газосепаратору, кожух соединен трубопроводом с входом в дополнительное устройство для сепарации жидкости и газа, канал для отвода отсепарированного газа из дополнительного устройства соединен с атмосферой, в трубопроводах линии подвода жидкости установлен регулирующий клапан, в линии отвода дегазированной жидкости установлен регулирующий клапан, вход в дополнительное устройство для сепарации жидкости и газа установлен выше кожуха, трубопровод линии, соединяющей кожух и дополнительное устройство для сепарации, установлен монотонно возрастающим по высоте по ходу движения жидкости, причем площадь сечения трубопровода должна быть не меньше суммарной площади отверстий для выхода газа в головке сепаратора.

Заявляемый стенд имеет следующие аспекты выполнения.

Дополнительное устройство для сепарации жидкости и газа выполнено в виде стендового центробежного газосепаратора.

Дополнительное устройство для сепарации жидкости и газа выполнено в виде мерного бака.

Установлена байпасная линия, соединяющая вход в газосепаратор и кожух, при этом байпасная линия соединена с дополнительным устройством для сепарации жидкости и газа.

Установлена байпасная линия, соединяющая вход в газосепаратор, кожух, и дополнительное устройство для сепарации жидкости и газа выполненное в виде дополнительного бака, в верхней части дополнительного бака, в линии отвода отсепарированного газа установлен регулирующий клапан, открытие и закрытие которого автоматически связано с уровнем жидкости в баке.

Установлен дополнительный трубопровод, соединяющий кожух и линию подвода жидкости, в котором установлен регулирующий клапан.

В линии подвода газожидкостной смеси установлен диспергатор.

Сущность технических решений поясняется следующим образом.

На протяжении всех испытаний поддерживается постоянное давление на входе в газосепаратор. Также при проведении сравнительных испытаний давление на входе в газосепараторы должно быть одинаковым для различных ГС. Так как давление влияет на плотность газа, но главным образом на диаметр пузырьков и соответственно на работоспособность лопастных машин, подводящих шнеков, на эффективность сепарации пузырьков газа. С этой целью, в конструкции стенда в линии подвода жидкости установлен клапан поддержания давления после себя и (или) регулирующий клапан (дроссель).

Для каждого режима работы подача рабочей жидкости через газосепаратор должна устанавливаться при помощи регулирующего клапана (дросселя), установленного в линии отвода дегазированной жидкости. При работе в реальной скважине за каждым газосепаратором установлен насос. Подача насоса определяет подачу рабочей жидкости через сепаратор. Регулирующий клапан на выходе из газосепаратора имитирует работу газосепаратора с насосом, при этом на газожидкостной смеси регулирующий клапан работает более устойчиво, чем насос.

Должна поддерживаться разница давлений на входе в газосепаратор и на выходе из выкидных (газоотводящих) отверстий газосепаратора в кожухе, равная перепаду давлений в столбе газожидкостной смеси снаружи газосепаратора, при работе в реальной скважине. Кожух имитирует затрубное пространство. Газосепаратор отделяет газ в затрубное пространство за счет того, что давление на периферии сепарационной камеры выше, чем в центре сепарационной камеры, который соединен газоотводящими каналами с затрубным пространством. Пузырьки газа движутся в сторону меньшего давления и удаляются из газосепаратора. Перепад может быть измерен заранее в трубе без перегородок, имитирующей скважину, рассчитан аналитически с учетом разной скорости движения жидкой и газовой фазы в скважине.

Перепад давлений может поддерживаться автоматически путем установки байпасной линии, соединяющей вход в газосепаратор и кожух. Байпасная линия, установленная сбоку от газосепаратора, эмитирует колонну, внутри которой установлен сепаратор в реальной скважине. Подобная схема установки позволяет подключить датчики к газосепаратору, в отличие от конструкции в которой сепаратор установлен внутри трубы.

Имитируется работа изделия в реальной скважине, одновременно имеется возможность измерить потоки газа и жидкости входящие и выходящие из газосепаратора, подключить датчики, определяющие параметры потока внутри проточной части.

Если байпасная линия соединена с дополнительным устройством для сепарации жидкости и газа, выполненного в виде дополнительного бака, это позволяет имитировать сепарацию газа и жидкости в затрубном пространстве. Отсепарированная в дополнительном баке жидкость подается обратно в кожух и на вход газосепаратора.

Установка в верхней части дополнительного бака, в линии отвода отсепарированного газа регулирующего клапана (дросселя) открытие и закрытие которого автоматически связано с уровнем жидкости, позволяет автоматизировать имитацию установившегося режима работы установки с газосепаратором, при котором уровень жидкости в затрубном пространстве остается постоянным.

Если установить в стенде дополнительное сепарирующее устройство, изготовленное в виде центробежного, циклонного, гравитационного газосепаратора или мерного бака это позволяет эффективно отделять газ от жидкости.

По дополнительному трубопроводу в кожух подается жидкость, при этом выполняется условие поддержания заданного давления в кожухе, замеряется расход жидкости по дополнительному трубопроводу. На некоторых режимах работы давление в газосепараторе внутри выкидных отверстий может быть меньше давления окружающей среды снаружи газосепаратора. В сепарационной части будет происходить сепарация газа, и его удаление изнури наружу и одновременно поступать жидкость снаружи внутрь газосепаратора. Для имитации и исследования этих режимов работы следует подавать жидкость в кожух газосепаратора, соблюдая при этом условия по поддержанию заданного давления.

Если подача потока газожидкостной смеси осуществляется непосредственно в основание газосепаратора, то это позволяет избежать образования крупных пузырей, как это происходит в блоке подготовки ГЖС в аналогичном стенде, которые образуются в кольцевой области между корпусом блока и корпусом газосепаратора. Крупные газовые пузыри, периодически заходят в газосепаратор и существенно нарушают структуру ГЖС по сравнению с реальной скважиной.

Кожух, герметично установленный снаружи выкидных отверстий, имитирует колонну, в которой работают газосепараторы в скважинах.

Если испытуемый газосепаратор установлен горизонтально, это позволяет расширить функциональные возможности, установить на входе модуль диспергатора, на выходе полноразмерную секцию. Это трудно сделать при вертикальном расположении вышеуказанной сборки. Центробежное ускорение на два порядка превышает ускорение свободного падения, поэтому результаты испытаний по определению сепарирующих свойств будут одинаковыми при вертикальной и при горизонтальной установке испытуемого газосепаратора. Газосепараторы работают в наклонных и горизонтальных скважинах.

Если в трубопроводах линии подвода жидкости установлен клапан поддержания давления после себя и (или) регулирующий клапан (дроссель), это позволит обеспечить требования поддержания постоянным величины давления на входе в газосепаратор.

Если в линии отвода дегазированной жидкости установлен регулирующий клапан (дроссель), это позволит устанавливать требуемую подачу рабочей жидкости через газосепаратор.

Вход в дополнительное устройство для сепарации жидкости и газа установлен выше кожуха, трубопровод линии, соединяющей кожух и дополнительное устройство для сепарации, установлен монотонно возрастающим по высоте по ходу движения жидкости. Это необходимо для исключения зон, в которых могут образовываться газовые области, пробки, которые приводят к срыву подачи.

Площадь сечения трубопровода должна быть не меньше суммарной площади отверстий для выхода газа в головке сепаратора. В противном случае, можем получить снижение подачи газожидкостной смеси, которая равна произведению перепада давления на площадь каналов проточной части.

Установка дополнительного сепарирующего устройства в виде центробежного, циклонного, гравитационного газосепаратора или мерного бака позволяет эффективно отделять газ от жидкости. Центробежный сепаратор позволяет сократить время испытаний, но настройка его работы относительно сложная. Дополнительное устройство для сепарации жидкости и газа выполненное в виде мерного бака отличается простотой и надежностью.

Байпасная линия, соединяющая вход в газосепаратор, кожух, и дополнительное устройство для сепарации жидкости и газа, позволяет автоматически поддерживать требуемый перепад давлений между входом в газосепаратор и кожухом.

Если байпасная линия соединена с дополнительным устройством для сепарации жидкости и газа, выполненным в виде дополнительного бака, это позволяет имитировать сепарацию газа и жидкости в затрубном пространстве. Отсепарированная в дополнительном баке жидкость подается обратно в кожух и на вход газосепаратора.

Установка в верхней части дополнительного бака, в линии отвода отсепарированного газа регулирующего клапана (дросселя), открытие и закрытие которого автоматически связано с уровнем жидкости, позволяет автоматизировать имитацию установившегося режима работы установки с газосепаратором, при котором уровень жидкости в затрубном пространстве остается постоянным.

На некоторых режимах работы давление в газосепараторе внутри выкидных отверстий может быть меньше давления окружающей среды снаружи газосепаратора. В сепарационной части будет происходить сепарация газа, и его удаление изнури наружу и одновременно поступать жидкость снаружи внутрь газосепаратора. Для имитации и исследования этих режимов работы следует подавать жидкость в кожух газосепаратора, соблюдая при этом условия по поддержанию заданного давления. С этой целью установлен дополнительный трубопровод, соединяющий кожух и линию подвода жидкости, в котором установлен регулирующий клапан (дроссель).

Роторный диспергатор, установленный в линии подвода ГЖС, позволяет обеспечить подготовку на входе испытуемого газосепаратора смесь требуемой дисперсности. Дисперсность, диаметр пузырьков газа, зависит от количества ступеней в модуле диспергатора.

Изобретение поясняется фигурами 1-3, на которых изображено:

На фиг. 1 - схема стенда с дополнительным устройством для сепарации в виде мерного бака;

На фиг. 2 - схема стенда с дополнительным устройством для сепарации в виде центробежного сепаратора;

На фиг. 3 - схема стенда с байпасной линией, соединяющей вход в газосепаратор, кожух, и дополнительное устройство для сепарации жидкости и газа выполненное в виде дополнительного бака.

На фиг. 1-3 позициями 1-29 обозначены:

1 - испытуемый газосепаратор;

2 - основание газосепаратора;

3 - газоотводящие (выкидные) отверстия;

4 - линия отвода отсепарированной жидкости;

5 - линия подвода жидкости;

6 - линия подвода газа;

7 - диспергатор;

8 - кожух;

9 - трубопровод, соединяющий кожух и дополнительное устройство для сепарации;

10 - мерный бак;

11 - трубопровод для отвода жидкости;

12 - трубопровод для отвода отсепарированного газа;

13 - регулирующий клапан для поддержания давления;

14 - бак;

15 - расходомер для поступающего газа;

16 - расходомер для поступающей жидкости;

17 - расходомер для отсепарированного газа;

18 - расходомер для жидкости;

19 - двигатель;

20 - регулирующий клапан на выходе из газосепаратора;

21 - регулирующий клапан в линии для подвода воды (клапан поддержания давления после себя);

22 - регулирующий клапан в линии для подвода газа;

23 - центробежный сепаратор;

24 - дополнительный бак;

25 - байпасная линия;

26 - регулирующий клапан;

27 - устройство для автоматической связи;

28 - дополнительный трубопровод;

29 - регулирующий клапан.

Стенд содержит испытуемый газосепаратор 1 с основанием 2 и газоотводящими (выкидными) 3 отверстиями в головке. Линию отвода отсепарированной жидкости 4, линии подвода жидкости 5 и газа 6, которые объединяются в линию подвода газожидкостной смеси, которая может быть выполнена в виде входного модуля с диспергатором 7.

Головка (выход) диспергатора 7 во время испытаний газосепаратора 1 соединена с основанием газосепаратора 2. Снаружи газоотводящих отверстий 3 установлен кожух 8 герметично по отношению к газосепаратору 1.

Кожух 8 соединен трубопроводом 9 с входом в дополнительное устройство для сепарации жидкости и газа в виде мерного бака 10. Трубопровод 11 отводит жидкость. Линия для отвода отсепарированного газа 12 соединена с атмосферой.

В трубопроводе 9 установлен клапан поддержания давления до себя 13, который поддерживает заданное значение давления в кожухе 8. Жидкость (вода), циркулирующая в стенде, содержится в баке 14.

Подачи газа и жидкости, которые поступают в газосепаратор, измеряются расходомерами 15 и 16. Подачи газа и жидкости, которые выходят из сепарирующего устройства, измеряются расходомерами 17 и 18.

Приводом для установки с газосепаратором 1 является двигатель 19.

Подача через газосепаратор 1 меняется регулирующим клапаном 20, подвод жидкости в газосепаратор 1 - регулирующим клапаном (клапаном поддержания давления после себя) 21, подвод газа - регулирующим клапаном 22.

В вариантах конструктивного исполнения дополнительное устройство для сепарации жидкости и газа может быть выполнено в виде центробежного сепаратора 23, или дополнительного бака 24.

Байпасная линия 25 соединяет основание 2 газосепаратора 1, кожух 8, и дополнительное устройство для сепарации жидкости и газа выполненное в виде дополнительного бака 24. В верхней части дополнительного бака 24 в линии отвода отсепарированного газа 12 установлен регулирующий клапан 26, открытие и закрытие которого автоматически связано с уровнем жидкости в баке 14 устройством для автоматической связи 27.

Установлен дополнительный трубопровод 28, соединяющий кожух 8 и линию подвода газа 6, в котором установлен регулирующий клапан 29.

Заявляемый способ испытания осуществляется следующим образом. Измеренное количество жидкости и газа отдельно подают в смешивающее устройство, например, в центробежный диспергатор 7, где происходит формирование ГЖС. Полученная ГЖС через основание 2 поступает в испытуемый газосепаратор 1.

Газосепаратор 1 разделяет ГЖС на два потока. Поток ГЖС с меньшим газосодержанием движется в осевом направлении и подается в линию отвода отсепарированной жидкости 4. Подача устанавливается регулирующим клапаном 20, установленным на выходе из сепаратора 1.

Поток ГЖС с отсепарированным газом, имеющим большее газосодержание (до 100% газа), через газоотводящие отверстия 3 попадает в кожух 8. Далее по трубопроводу 9 восходящий поток ГЖС поступает в дополнительное устройство для сепарации жидкости и газа в виде мерного бака 10, для отделения жидкой фазы от газовой фазы. При этом поддерживается заданное давление в кожухе 8 регулирующим клапаном 13.

Отсепарированная жидкость по трубопроводу для отвода жидкости 11 поступает в бак 14. Отсепарированный газ (воздух) через трубопровод 12 выходит в атмосферу.

Давление на входе газосепаратора 1 поддерживается постоянным клапаном поддержания давления до себя 21. Диспергатор 7 обеспечивает требуемую величину дисперсности ГЖС. Предполагается, что диспергатор 7 должен иметь примерно одинаковое давление до и после себя.

В дополнительном сепарирующем устройстве в виде центробежного сепаратора 23 ГЖС, поступающая по трубопроводу 9, за счет вращения лопастей барабана разделяется. Отсепарированная жидкость собирается на периферии около корпуса и стекает вниз. Происходит гравитационная сепарация жидкости и газа, но с предварительной центробежной сепарацией с целью укрупнения пузырей газа. Чем больше диаметр пузырей газа, тем эффективнее, быстрее осуществляется их сепарация.

При использовании байпасной линии 25 автоматически поддерживается требуемый перепад давления между входом в газосепаратор 1 и областью внутри кожуха 8.

За счет устройства для автоматической связи 27 и регулирующего клапана 26, открытие и закрытие которого автоматически связано с уровнем жидкости в баке 14 поддерживается постоянный уровень жидкости в баке 14 и дополнительном баке 24.

Необходимо поддерживать одинаковое постоянное давление на входе в газосепаратор 1 (диспергатор 7) при сравнительных испытаниях нескольких газосепараторов.

На режимах, когда давление в кожухе 8 снижается ниже заданного значения, автоматически открывается регулирующий клапан 29 поддержания давления после себя и в кожух 8 начинает поступать жидкость из линии подвода жидкости 5. Подача замеряется расходомером 28.

Расходомерами 15-18 замеряется подача газа и жидкости входящих в газосепаратор 1 и выходящих из газоотводящих отверстий 3, для расчета коэффициента сепарации.

По результатам испытаний строится сепарационная характеристика газосепаратора - соотношения количества газа, отсепарированного газосепаратором, к количеству газа, которое поступило в него.

Изобретение относится к испытаниям гидравлических машин и предназначено для измерения рабочих характеристик погружных газосепараторов, используемых при добыче нефти. Технический результат - повышение точности вычислений сепарационной характеристики газосепаратора, допустимого объемного содержания свободного газа на входе в газосепаратор. Предложен способ испытания газосепаратора 1 на газожидкостной смеси, включающий измерение расходов в линиях подвода жидкости 5 и газа 6 на входе в газосепаратор 1, формирование газожидкостной смеси и подачу её в основание 2 газосепаратора, сепарацию в газосепараторе 1, отвод потока газожидкостной смеси из газоотводящих отверстий 3 в головке газосепаратора через кожух 8 в дополнительное устройство 23 для сепарации жидкости и газа, отвод отсепарированного в дополнительном устройстве 23 газа в атмосферу, измерение расхода потоков жидкости и газа, отсепарированных в дополнительном устройстве 23, отвод дегазированной жидкости с фиксированным содержанием свободного газа в основной бак 14, вычисление по данным измерений расходов жидкости и газа коэффициента сепарации испытуемого газосепаратора 1. На протяжении всех испытаний поддерживают постоянное давление на входе в газосепаратор, подачу рабочей жидкости через газосепаратор устанавливают при помощи регулирующего клапана 20, установленного в линии 4 отвода дегазированной жидкости. Для каждого режима с заданным содержанием свободного газа устанавливают и поддерживают заданную разницу давлений на входе в газосепаратор и на выходе из газоотводящих отверстий 3 газосепаратора в кожухе 8, равную перепаду давлений в столбе газожидкостной смеси снаружи аналогичного газосепаратора, работающего в скважине, между входом в газосепаратор и газоотводящими отверстиями. Также предложен стенд для испытания газосепараторов на газожидкостных смесях для реализации описанного способа. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ испытания газосепаратора на газожидкостной смеси включает измерение расходов в линиях подвода жидкости и газа на входе в газосепаратор, формирование газожидкостной смеси, подачу сформированной газожидкостной смеси непосредственно в основание газосепаратора, сепарацию в газосепараторе, отвод потока газожидкостной смеси из газоотводящих отверстий в головке газосепаратора через кожух, установленный снаружи газоотводящих отверстий, в дополнительное устройство для сепарации жидкости и газа, отвод отсепарированного в дополнительном устройстве газа в атмосферу, измерение расхода потоков жидкости и газа, отсепарированных в дополнительном устройстве, отвод дегазированной жидкости с фиксированным содержанием свободного газа в основной бак, вычисление по данным измерений расходов жидкости и газа коэффициента сепарации испытуемого газосепаратора, отличающийся тем, что на протяжении всех испытаний поддерживают постоянное давление на входе в газосепаратор, подачу рабочей жидкости через газосепаратор устанавливают при помощи регулирующего клапана, установленного в линии отвода дегазированной жидкости, при этом для каждого режима с заданным содержанием свободного газа устанавливают и поддерживают заданную разницу давлений на входе в газосепаратор и на выходе из газоотводящих отверстий газосепаратора в кожухе, равную перепаду давлений в столбе газожидкостной смеси снаружи аналогичного газосепаратора, работающего в скважине, между входом в газосепаратор и газоотводящими отверстиями, разницу давлений на входе в газосепаратор и на выходе из газоотводящих отверстий газосепаратора в кожухе поддерживают автоматически путем установки байпасной линии, соединяющей вход в газосепаратор и кожух.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что разницу давлений на входе в газосепаратор и на выходе из газоотводящих отверстий газосепаратора в кожухе измеряют заранее в трубе, имитирующей скважину.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что разницу давлений на входе в газосепаратор и на выходе из газоотводящих отверстий газосепаратора в кожухе рассчитывают аналитически с учетом разной скорости движения жидкой и газовой фазы.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что разницу давлений на входе в газосепаратор и на выходе из газоотводящих отверстий газосепаратора в кожухе поддерживают автоматически путем установки байпасной линии, соединяющей вход в газосепаратор и кожух, при этом байпасная линия соединена с дополнительным устройством для сепарации жидкости и газа, выполненным в виде дополнительного бака.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что разницу давлений на входе в газосепаратор и на выходе из газоотводящих отверстий газосепаратора в кожухе поддерживают автоматически путем установки байпасной линии, соединяющей вход в газосепаратор и кожух, при этом байпасная линия соединена с дополнительным устройством для сепарации жидкости и газа, выполненным в виде дополнительного бака, в верхней части дополнительного бака в линии отвода отсепарированного газа установлен регулирующий клапан, открытие и закрытие которого автоматически связано с уровнем жидкости, при этом отсепарированная в дополнительном баке жидкость подается снова в кожух.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительное устройство для сепарации жидкости и газа выполнено в виде стендового центробежного газосепаратора.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительное устройство для сепарации жидкости и газа выполнено в виде мерного бака.

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что по дополнительному трубопроводу в кожух подают жидкость, при этом выполняется условие поддержания заданного давления в кожухе, замеряют расход жидкости по дополнительному трубопроводу.

9. Стенд для испытания газосепараторов на газожидкостных смесях, содержащий бак с жидкостью, испытуемый газосепаратор с основанием и головкой, в которой изготовлены каналы для отвода дегазированной жидкости и отверстия для отвода отсепарированного газа, линию отвода дегазированной жидкости, линии подвода жидкости и газа, которые объединяются в линию подвода газожидкостной смеси, выход линии подвода газожидкостной смеси соединен непосредственно с входом в основание газосепаратора, снаружи отверстий для отвода отсепарированного газа установлен кожух герметично по отношению к газосепаратору, кожух соединен трубопроводом с входом в дополнительное устройство для сепарации жидкости и газа, канал для отвода отсепарированного газа из дополнительного устройства соединен с атмосферой, отличающийся тем, что в трубопроводах линии подвода жидкости установлен регулирующий клапан, в линии отвода дегазированной жидкости установлен регулирующий клапан, вход в дополнительное устройство для сепарации жидкости и газа установлен выше кожуха, трубопровод линии, соединяющей кожух и дополнительное устройство для сепарации, установлен монотонно возрастающим по высоте по ходу движения жидкости, причем площадь сечения трубопровода должна быть не меньше суммарной площади отверстий для выхода газа в головке сепаратора, при этом установлена байпасная линия, соединяющая вход в газосепаратор и кожух, при этом байпасная линия поддерживает разницу давлений на входе в газосепаратор и на выходе из газоотводящих отверстий газосепаратора в кожухе.

10. Стенд по п. 9, отличающийся тем, что дополнительное устройство для сепарации жидкости и газа выполнено в виде стендового центробежного газосепаратора.

11. Стенд по п. 9, отличающийся тем, что дополнительное устройство для сепарации жидкости и газа выполнено в виде мерного бака.

12. Стенд по п. 9, отличающийся тем, что установлена байпасная линия, соединяющая вход в газосепаратор, кожух и дополнительное устройство для сепарации жидкости и газа, выполненное в виде дополнительного бака, в верхней части дополнительного бака в линии отвода отсепарированного газа установлен регулирующий клапан, открытие и закрытие которого автоматически связано с уровнем жидкости в баке.

13. Стенд по п. 9, отличающийся тем, что установлен дополнительный трубопровод, соединяющий кожух и линию подвода жидкости, в котором установлен регулирующий клапан.

14. Стенд по п. 9, отличающийся тем, что в линии подвода газожидкостной смеси установлен диспергатор.