газовый сепаратор скважинного центробежного насоса

Формула изобретения

Газовый сепаратор скважинного центробежного насоса, содержащий корпус со всасывающими отверстиями, вал, на котором установлен сепарирующий узел в виде цилиндрического барабана с радиальными лопатками, и устройства для отвода жидкой и газообразной сред, размещенные на выходе из барабана, отличающийся тем, что сепаратор снабжен установленным на валу шнеком и корпусом шнека, размещенным в корпусе сепаратора на входе в цилиндрический барабан, причем площадь проточной части корпуса шнека выполнена уменьшающейся в осевом направлении от входа к выходу, шнек установлен в корпусе шнека с радиальным зазором, а угол наклона лопастей на выходе из шнека равен 90^o.

Описание изобретения к патенту

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

Известен газовый сепаратор, содержащий корпус, с отверстиями для отвода жидкости, шнек и втулку (авт.св. СССР N 3509576, 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 изобретению является газовый сепаратор скважинного центробежного насоса, содержащий корпус с всасывающими отверстиями, вал, на котором установлен сепарирующий узел в виде цилиндрического барабана с радиальными лопастями и устройство для отвода жидкой и газообразной сред, размещенные на выходе из барабана (авт.св. СССР N 1161694, кл. E 21 B 43/38, 1985).

Недостатком этого устройства является то, что при большом содержании газа в добываемой продукции скважины на его выходе не всегда можно получить газожидкостью смесь с допустимым содержанием газа.

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, на котором установлен сепарирующий узел в виде цилиндрического барабана с радиальными лопатками, и устройства для отвода жидкой и газообразной сред, размещенные на выходе из барабана, снабжен установленным на валу шнеком и корпусом шнека, размещенным в корпусе сепаратора на выходе в цилиндрический барабана, причем площадь проточной части корпуса шнека выполнена уменьшающейся в осевом направлении от входа к выходу, шнек установлен в корпусе шнека с радиальным зазором, а угол наклона лопастей на выходе из шнека равен 90^o.

В известных сепараторах площадь меридианального сечения подводящего устройства, установленного непосредственно перед цилиндрическим барабаном сепарационного узла (осевое колесо, шнек, крыльчатка) примерно равна площади меридианального сечения проточной части цилиндрического барабана. Следовательно, равны и меридианальные скорости и средний радиус. При подводе потока к цилиндрическому барабану осуществляется его закрутка на 90^o. При этом согласно уравнению Бернулли для относительного движения происходит пост давления на величину, прямо пропорциональную среднему радиусу в квадрате. Наличие низкой меридианальной скорости и относительно высокого градиента давления приводит к тому, что пузырьки газа, не имея возможности пройти через сепаратор, образуют застойную область на входе в цилиндрический барабан, газовую каверну, которая по мере роста сначала приводит к уменьшению подачи, а затем и к полному ее прекращению. Таким образом, причина плохой работы существующих газосепараторов такого типа в том, что устройство, подводящее газожидкостную смесь к цилиндрическому барабану, плохо проходимы для газа. Использование в сепараторе шнека в сужающейся проточной частью приводит к тому, что меридианальная скорость на входе в цилиндрический барабан, равная меридианальной скорости на выходе из шнека, будет существенно больше, чем в существующих аналогах. Рост давления за счет закрутки потока на 90^o меньше, так как меньше средний радиус на выходе из шнека. К тому же добавляется отрицательный рост давления, пропорциональный разности квадратов меридианальных скоростей на выходе и на входе в шнек. В расчетном режиме давление на выходе из шнека равно давлению на входе в шнек. Все это приводит к тому, что пузырьки газа проходят через сепаратор беспрепятственно, без образования газовых каверн.

Указанные меры позволяют повысить надежность работы сепаратора.

На чертеже изображен общий вид газового сепаратора, продольный разрез.

Газовый сепаратор содержит корпус 1, в котором имеются всасывающие отверстия 2, в корпусе 1 установлен вал 3, на котором установлен сепарирующий узел в виде цилиндрического барабана 4 с радиальными лопатками, на выходе из которого в корпусе 1 сепаратора расположены устройства 5, 6 для отвода соответственно жидкой и газообразной сред. На входе в цилиндрический барабан 4 в корпусе 1 сепаратор установлен корпус 7 шнека 8. Площадь проточной части корпуса 7 выполнена уменьшающейся в осевом направлении от выхода к выходу. Шнек 8 установлен внутри корпуса 7 на валу 3 сепаратора с радиальным зазором по отношению к корпусу 7 шнека 8. Угол наклона лопастей на выходе из шнека 8 равен 90^o.

Газовый сепаратор работает следующим образом.

Газожидкостная смесь через всасывающие отверстия 2 в корпусе 1 поступает на вход шнека 8, установленного в корпусе 7 шнека 8, площадь проточной части которого уменьшается в осевом направлении от входа к выходу. Это позволяет обеспечить отсутствие градиента давления в проточной части шнека 8 или иметь требуемый градиент давления, что наряду с повышенной меридианальной скоростью приводит к улучшению проходимости проточной части сепаратора для газообразной среды. Проходя через шнек 8, газожидкостная смесь закручивается на 90^o, что позволяет обеспечить плавный вход в цилиндрический барабан сепарационного узла 4, где происходит разделение среды с последующим отводом разделенных компонентов через устройства 5, 6 для отвода жидкой и газообразной сред, установленных на выходе из цилиндрического барабана 4 в корпусе сепаратора.