RU2292454C1

RU2292454C1 - Well gas separator with bearing support

Info

Publication number: RU2292454C1
Application number: RU2005128717/03A
Authority: RU
Inventors: Александр Александрович Иванов (RU); Александр Александрович Иванов; Евгений Модестович Черемисинов (RU); Евгений Модестович Черемисинов; Валентин Мустафьевич Девликанов (RU); Валентин Мустафьевич Девликанов; Вадим Юрьевич Баталов (RU); Вадим Юрьевич Баталов
Original assignee: Александр Александрович Иванов; Евгений Модестович Черемисинов
Priority date: 2005-09-15
Filing date: 2005-09-15
Publication date: 2007-01-27

Abstract

FIELD: oil industry, namely, centrifugal well gas separators.

SUBSTANCE: device contains shaft, body, input apertures for well liquid, separation drum, channel for draining gas, channel for draining liquid, bearing support mounted on the shaft. Aforementioned support is provided with screw micro-pump and suction channel for feeding liquid to aforementioned support. Bearing support is positioned above the level of input aperture of channel for draining gas. Part of liquid from liquid draining channel passes through suction channel. Lower section of bearing support also is a screw micro-pump. Bearing bushing of bearing support acts also as screw micro-pump. Pump step and screw micro-pump provide for passage of liquid from suction channel to gas draining channel.

EFFECT: increased operation resource of device.

2 dwg, 2 cl

Description

Изобретение относится к нефтяному машиностроению, а именно к скважинным центробежным газосепараторам с подшипниковыми опорами. Такие сепараторы могут использоваться при добыче нефтей с высоким газовым фактором в скважинах с погружными центробежными насосными установками. Ресурс газосепаратора увеличивается при обеспечении эффективного режима жидкостной смазки в подшипниковой опоре газосепаратора.The invention relates to petroleum engineering, and in particular to downhole centrifugal gas separators with bearing bearings. Such separators can be used in the extraction of oil with a high gas factor in wells with submersible centrifugal pumping units. The gas separator resource is increased while providing an effective regime of liquid lubrication in the bearing support of the gas separator.

Известен центробежный газосепаратор [1]. Он содержит корпус, в котором сформирована полость притока с входными и выходным каналами, вал, установленный в корпусе с возможностью вращения в опорах, размещенные на валу шнек, выпрямитель потока газожидкостной смеси, сепарирующие элементы, а также средства крепления вала в корпусе. Согласно изобретению в корпусе ниже полости притока выполнена дополнительная полость. Она изолирована от полости притока откачиваемой газожидкостной смеси посредством уплотнения. В дополнительной полости размещена подшипниковая опора вала. Подшипники в этой опоре работают в режиме жидкостной смазки, как правило, в чистом масле (например, за счет притока его из протектора приводного электродвигателя насоса). Такая смазка более эффективна, чем смазывание пластовой жидкостью. Однако такая конструкция опоры технологически трудно осуществима, если она размещается в верхней части газосепаратора.Known centrifugal gas separator [1]. It contains a housing in which an inflow cavity with input and output channels is formed, a shaft mounted in the housing rotatably in bearings, a screw placed on the shaft, a gas-liquid mixture flow straightener, separating elements, and also means for fixing the shaft in the housing. According to the invention, an additional cavity is made in the housing below the inflow cavity. It is isolated from the inflow cavity of the pumped gas-liquid mixture by means of a seal. In the additional cavity there is a bearing support of the shaft. The bearings in this support operate in the liquid lubrication mode, as a rule, in pure oil (for example, due to its inflow from the tread of the pump drive motor). Such lubrication is more effective than formation fluid lubrication. However, such a support structure is technologically difficult to implement if it is located in the upper part of the gas separator.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является газовый сепаратор скважинного центробежного насоса с подшипниковой опорой [2], содержащий корпус, вал, корпус, входные отверстия для скважинной жидкости, сепарационный барабан, канал для отвода газа, канал для отвода жидкости, установленную на валу подшипниковую опору, снабженную винтовым микронасосом и всасывающим каналом для подвода жидкости к указанной опоре. В указанном скважинном сепараторе режим жидкостной смазки обеспечивается за счет подвода скважинной жидкости к указанной опоре. Однако скважинная жидкость при повышенном газосодержании не обладает эффективным смазочным действием, кроме того, использование отдельного винтового микронасоса увеличивает вертикальные габариты осевой опоры, что усложняет ее размещение в верхней части газосепаратора.The closest analogue of the claimed invention is a gas separator of a borehole centrifugal pump with a bearing support [2], comprising a housing, a shaft, a housing, inlet openings for the wellbore fluid, a separation drum, a gas exhaust duct, a fluid exhaust duct, a bearing support mounted on the shaft, equipped with a screw micropump and a suction channel for supplying fluid to the specified support. In the specified downhole separator, a fluid lubrication mode is provided by supplying the downhole fluid to the indicated support. However, the borehole fluid with increased gas content does not have an effective lubricating effect, in addition, the use of a separate screw micropump increases the vertical dimensions of the axial support, which complicates its placement in the upper part of the gas separator.

Настоящее изобретение нацелено на устранение указанных выше недостатков известных технических решений, и позволяет повысить ресурс работы газосепаратора за счет более эффективной смазки верхней подшипниковой опоры при размещении ее в верхней части газосепаратора. Кроме того, указанная конструкция позволяет избежать попадания газа из канала отвода газа в опору. Это предотвращает нежелательный режим сухого трения в подшипниковой опоре, сопровождающийся быстрым разрушением подшипниковой опоры.The present invention is aimed at eliminating the above disadvantages of the known technical solutions, and allows to increase the life of the gas separator due to more efficient lubrication of the upper bearing support when placed in the upper part of the gas separator. In addition, this design avoids the ingress of gas from the gas outlet channel into the support. This prevents unwanted dry friction in the bearing support, accompanied by rapid destruction of the bearing support.

Вышеуказанный технический результат достигается за счет того, что в известном центробежном скважинном газосепараторе, содержащем вал, корпус, входные отверстия для скважинной жидкости, сепарационный барабан, канал для отвода газа, канал для отвода отсепарированной жидкости, установленную на валу подшипниковую опору, снабженную винтовым микронасосом и всасывающим каналом для подвода жидкости к указанной опоре, подшипниковая опора расположена выше уровня входного отверстия канала для отвода газа, вход всасывающего канала сообщен с выходом канала отвода отсепарированной жидкости, а подшипниковая втулка подшипниковой опоры является также винтовым микронасосом, нижняя часть подшипниковой опоры содержит насосную ступень, при этом указанные насосная ступень и винтовой микронасос обеспечивают проток жидкости от всасывающего канала через зону трения подшипниковой опоры к каналу для отвода газа, в центральной части подшипниковой втулки может образовываться полость для жидкости, при этом подшипниковая втулка может состоять из двух частей, которые разделены указанной полостью.The above technical result is achieved due to the fact that in the well-known centrifugal borehole gas separator containing a shaft, a housing, inlet openings for the borehole liquid, a separation drum, a channel for removing gas, a channel for removing the separated liquid, a bearing bracket mounted on the shaft, equipped with a screw micropump and a suction channel for supplying fluid to the specified support, the bearing support is located above the level of the inlet of the channel for exhaust gas, the inlet of the suction channel is in the passage of the separated fluid channel, and the bearing bush of the bearing support is also a screw micropump, the lower part of the bearing pillar contains a pump stage, while the indicated pump stage and screw micropump provide fluid flow from the suction channel through the friction zone of the bearing support to the gas exhaust channel, into a fluid cavity may form in the central part of the bearing sleeve, while the bearing sleeve may consist of two parts that are separated by awn.

На фиг.1. представлен общий вид газосепаратора. На фиг.2 приведена верхняя часть газосепаратора скважинного центробежного насоса с верхней подшипниковой опорой.In figure 1. presents a General view of the gas separator. Figure 2 shows the upper part of the gas separator of a borehole centrifugal pump with an upper bearing support.

Газовый сепаратор 1 имеет следующую конструкцию: в корпусе выполнены входные отверстия 15. На валу 2 по ходу движения жидкости расположены нагнетательный узел шнекового типа 16, сепарирующий узел 11. Выше сепарирующего узла 11 находится канал отвода газа 5. Канал отвода газа имеет расширенную входную часть канала 6, одна из частей 3 расширенной части канала 6 является стенкой-разделителем каналов отвода газа и отвода отсепарированной жидкости. Газосепаратор содержит также канал отвода жидкости 4. В составе верхней подшипниковой опоры 12 есть всасывающий канал 8 (канал подвода жидкости к подшипниковой опоре), подшипниковая втулка 9, выполняющая также роль винтового микронасоса за счет сформированных на ее поверхности канавок винтового типа 10. Нижняя часть подшипниковой опоры заканчивается насосным колесом 7, расположенным на валу 2. В центральной части подшипниковой втулки выполнена полость для жидкости 13.The gas separator 1 has the following structure: inlet openings 15 are made in the housing. On the shaft 2, a screw type screw assembly 16, a separating assembly 11, are located above the separating assembly 11 and there is a gas exhaust channel 5. The gas exhaust channel has an expanded channel inlet 6, one of the parts 3 of the expanded part of the channel 6 is a wall-separator of the channels for gas removal and removal of the separated liquid. The gas separator also contains a liquid discharge channel 4. As part of the upper bearing support 12 there is a suction channel 8 (liquid supply channel to the bearing support), a bearing sleeve 9, which also acts as a screw micropump due to screw type grooves formed on its surface 10. The lower part of the bearing The support ends with a pump wheel 7 located on the shaft 2. In the central part of the bearing sleeve, a fluid cavity 13 is made.

Предлагаемое устройство работает следующим образом: газожидкостный поток проходит через входные отверстия 15 и направляется к нагнетателю шнекового типа 16. Здесь давление газожидкостной смеси повышается, после чего она подается в центрифугу - устройство сепарации в виде цилиндрических барабанов с радиальными лопатками 11, где происходит разделение ее в поле центробежных сил на газовую и жидкую фазы. Газовая фаза попадает в канал для отвода газа 5. Жидкость направляется в канал для отвода жидкости 4. Поток отсепарированой жидкости В при выходе из канала 4 разделяется на два его основная часть - поток С поступает в следущий модуль насоса, а поток D проходит через всасывающий канал 8 в подшипниковой опоре 12, далее жидкость прокачивается винтовым микронасосом 10 по поверхности втулки, обеспечивая в рабочей зоне 17 трибоконтакта режим жидкостной смазки, часть жидкости заполняет полость для жидкости 13 в центральной части подшипниковой втулки, далее жидкость проходит через рабочее колесо 7 (поток Е) в канал для отвода газа, смешиваясь с потоком А (потоком отсепарированного газа на входе канала отвода газа). Так образуется объединенный поток F - поток газожидкостной смеси. Он выходит из канала отвода газа 6 в затрубное пространство. Вращающееся насосное колесо 7 обеспечивает (совместно с винтовым микронасосом) движение жидкости из всасывающего канала в рабочую зону трибоконтакта опоры и предотвращает попадание газа из канала отвода газа в рабочую зону контакта. Кроме того, в отличии от прототипа, режим жидкостной смазки в настоящей опоре обеспечивается жидкостью с низким газосодержанием. По существу, в такой системе резко снижена вероятность выхода на режим сухого трения в зоне трибоконтакта осевой опоры.The proposed device operates as follows: a gas-liquid flow passes through inlet openings 15 and is directed to a screw type blower 16. Here the pressure of the gas-liquid mixture rises, after which it is fed to a centrifuge - a separation device in the form of cylindrical drums with radial blades 11, where it is separated into field of centrifugal forces in the gas and liquid phases. The gas phase enters the channel for the removal of gas 5. The liquid is sent to the channel for the removal of liquid 4. The flow of the separated liquid B when leaving channel 4 is divided into two main parts - stream C enters the next pump module, and stream D passes through the suction channel 8 in the bearing support 12, then the liquid is pumped by a screw micropump 10 along the surface of the sleeve, providing a fluid lubrication mode in the working area 17 of the tribocontact, a part of the liquid fills the fluid cavity 13 in the central part of the bearing sleeve, d Lee fluid passes through the impeller 7 (stream E) in the degassing channel, mixing with the stream A (stream of separated gas to the inlet gas outlet channel). This forms a combined stream F - a stream of gas-liquid mixture. It exits from the gas exhaust channel 6 into the annulus. The rotating pump wheel 7 provides (together with a screw micropump) the movement of fluid from the suction channel to the working area of the tribocontact of the support and prevents the ingress of gas from the gas exhaust channel to the working contact area. In addition, unlike the prototype, the liquid lubrication mode in this support is provided by a liquid with a low gas content. Essentially, in such a system, the probability of reaching the dry friction regime in the tribocontact zone of the axial support is sharply reduced.

Указанный газосепаратор прошел успешные испытания в реальных скважинных условиях.The specified gas separator has been successfully tested in real well conditions.

Источники информацииInformation sources

[1] Патент РФ № 2193653 - Открытое акционерное общество "Борец", 2002.11.27.[1] RF patent No. 2193653 - Open joint-stock company "Borets", 2002.11.27.

[2] Патент РФ № 2232301 - Закрытое акционерное общество "Новомет-Пермь", 2004.07.10.[2] RF patent No. 2232301 - Closed joint-stock company Novomet-Perm, 2004.07.10.

Claims

1. A centrifugal borehole gas separator comprising a shaft, a housing, inlet openings for the borehole fluid, a separation drum, a channel for discharging gas, a channel for discharging the separated fluid, a bearing support mounted on the shaft, equipped with a screw micropump and a suction channel for supplying fluid to the specified support, characterized in that the bearing support is located above the level of the inlet of the channel for exhaust gas, the inlet of the suction channel is in communication with the output of the channel for removal of the separated liquid, and the bearing Bushing bearing assembly is also micropump screw, the lower part of the bearing support comprises a pumping stage, said pump stage and a spiral micropump provide fluid flow from the suction duct through a friction bearing support zone to the degassing channel.

2. The centrifugal borehole gas separator according to claim 1, characterized in that a liquid cavity is formed in the central part of the bearing sleeve.