Газовый сепаратор скважинного центробежного насоса с обратным клапаном

Полезная модель относится к нефтяному машиностроению, а именно к газовым сепараторам скважинного центробежного насоса. Технический результат состоит в обеспечении стабильности работы насосного агрегата с газосепаратором при повышение эффективности работы насоса во всех режимах, но особенно в нерасчетных условиях его работы (например, в случае низкого притока пластовой жидкости с высоким содержанием свободного газа на приеме погружной части, снабженной кожухом принудительного обтекания. Газосепаратор центробежного типа включает вал, винтовой шнек, сепарирующий узел, канал для отвода отсепарированной жидкости, канал для отвода отсепарированного газа с частью жидкости. По ходу движения газожидкостной смеси после сепарирующего узла в газоотводящем канале располагается обратный клапан с жиклером. Приемная часть газоотводящей области снабжена конусообразной втулкой - разделителем. 1 н.п.ф., 2 з.п.ф., 2 илл.

Полезная модель относится к нефтяному машиностроению, а именно к центробежным газовым сепараторам погружных насосов.

Центробежные газовые сепараторы разделяют поступающую на вход газожидкостную смесь из внешней среды на жидкую и газовую фазу с помощью центробежных сил (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).

Ближайшим аналогом заявленной полезной модели является 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 (RU 2313666, Е21В 43/38, публ. 20.03.2007).

Недостатком данного устройства является низкая эффективность работы насоса с указанным газосепаратором в нерасчетных режимах, а именно в случае низкого притока двухфазной пластовой жидкости и при использовании в погружной части кожуха принудительного охлаждения с повышенным гидравлическим сопротивлением возникает обратный поток двухфазной смеси через газоотводящие отверстия к рабочим колесам насоса, при этом полностью теряется эффект сепарции пенообразноой смеси и происходит срыв подачи насоса. Кроме того, наличие дополнительного шнека на входе в газоотводящие каналы не предотвращает обратный ток двухфазной смеси из-за низкого напора при работе с пенообразной пластовой жидкостью.

Технический результат состоит в обеспечении стабильности работы насосного агрегата с газосепаратором при повышение эффективности работы насоса во всех режимах, но особенно в нерасчетных условиях его работы (например, в случае низкого притока пластовой жидкости с высоким содержанием свободного газа на приеме погружной части, снабженной кожухом принудительного обтекания).

Указанный технический результат достигается за счет того, что в 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, в каналы для отвода газа установлены обратные клапаны со сменными жиклерами из коррозионностойкого и износостойкого материала, например из твердого сплава на основе карбида вольфрама и никеля, перед каналом отвода газа (газоотводными отверстиями) установлена конусообразная втулка-разделитель из коррозионностойкого материала.

На фиг.1 приведен общий вид газосепаратора скважинного центробежного насоса с обратными клапанами и конусообразной втулкой-разделителем. На фиг.2 приведен обратный клапан.

Газовый сепаратор содержит корпус 1, в нижней части которого имеются входные отверстия 2 для газожидкостной смеси 17. Далее по ходу движения газожидкостной смеси вверх размещен гелико-аксиальный насос 3, сепарационный барабан 4 с радиальными лопатками, которые зафиксированы на валу 5, вал удерживается в корпусе двумя подшипниковыми узлами, нижним 12 и верхним 10. В корпусе 1 имеются каналы 6 для отвода отсепарированного газа 18 с установленными обратными клапанами 7, и каналы 8 для отсепарированной жидкости 19, причем приемная часть газоотводных каналов снабжена конусообразной втулкой - разделителем 9. Внутренняя часть корпуса 1 армирована износостокими гильзами 11.

Обратный клапан представлен на фиг.2. Клапан представляет собой сборную конструкцию, состоящую из корпуса 13, сменного жиклера 14, шарика запорного 15 и износостойкого седла 16.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. Поток газожидкостной смеси 17 проходит через входные отверстия 2 и направляется к входу гелико-аксиального насоса 3. Здесь давление газожидкостной смеси повышается, после чего поток проходит через сепарационный барабан 4 (устройство сепарации в виде цилиндрической ступицы с радиальными лопатками), где происходит разделение ее в поле центробежных сил на газовую и жидкую фазы. Граница зоны разделения определяется соотношением фаз жидкостного потока. Эффективность разделения фаз задается длиной сепарирующего узла. Далее, разделенные фазы поступают в зону конусообразной втулки-разделителя 9, где и происходит отвод газовой 18 и жидкой 19 фаз, образовавшихся после прохождения сепарационного барабана.

В нерасчетном режиме (пластовая жидкость практически представляет собой пену), когда напор гелико-аксиального насоса значительно снижается и создаются условия для обратного течения газожидкостной смеси с большим содержанием свободного газа (пены) через газоотводные каналы обратный клапан предотвратит забор пены на вход насоса. Таким образом, процесс сепарации пены в сепарационном барабане будет продолжаться и работа насоса будет устойчива.

1. 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 в каналы для отвода газа установлены обратные клапаны со сменными жиклерами, а перед каналами для отвода газа установлена конусообразная втулка-разделитель.

2. Газовый сепаратор скважинного центробежного насоса по п.1, отличающийся тем, что обратные клапаны со сменными жиклерами выполнены из коррозионностойкого и износостойкого материала, например из твердого сплава на основе карбида вольфрама и никеля.

3. Газовый сепаратор скважинного центробежного насоса по п.1, отличающийся тем, что конусообразная втулка-разделитель выполнена из коррозионностойкого материала.