RU2313666C2

RU2313666C2 - Gas separator for downhole centrifugal pump

Info

Publication number: RU2313666C2
Application number: RU2005128718/03A
Authority: RU
Inventors: Александр Александрович Иванов (RU); Александр Александрович Иванов; Евгений Модестович Черемисинов (RU); Евгений Модестович Черемисинов; Валентин Мустафьевич Девликанов (RU); Валентин Мустафьевич Девликанов; Олег Александрович Оводков (RU); Олег Александрович Оводков
Original assignee: Частная компания с ограниченной ответственностью "АРКЕНГЕЙТ ЛИМИТЕД"
Priority date: 2005-09-15
Filing date: 2005-09-15
Publication date: 2007-12-27
Also published as: RU2005128718A

Abstract

FIELD: oil machinery, particularly arrangements for separating materials produced by the well.

SUBSTANCE: gas separator comprises body with inlet orifices, shaft, auger assembly and centrifugal separation unit serially arranged on the shaft, as well as liquid and gas discharge channels. The separator has additional auger unit connected to the shaft so that lower end of additional auger unit is aligned with liquid discharge channel outlet or is located over the channel. Part of gas discharge channel is defined by cavity having additional auger unit, which prevents reservoir liquid ingress from hole annuity into gas discharge channel.

EFFECT: increased pumping plant operation stability and decreased gas phase content in liquid to be pumped out.

2 dwg

Description

Изобретение относится к нефтяному машиностроению, а именно к центробежным газосепараторам погружных насосов. Центробежные газосепараторы разделяют поступающую на вход газожидкостную смесь из внешней среды на жидкую и газовую фазу с помощью центробежных сил [1].The invention relates to petroleum engineering, namely to centrifugal gas separators of submersible pumps. Centrifugal gas separators separate the gas-liquid mixture entering the inlet from the external medium into the liquid and gas phases using centrifugal forces [1].

Прототипом заявленной полезной модели является газосепараторное устройство скважинного многоступенчатого центробежного насоса, включающее газосепаратор центробежного типа [2]. Газосепаратор содержит вал, по ходу движения расположены входное отверстие для приема газожидкостной смеси, расположенное в нижней части газосепараторного устройства, на валу последовательно установлены шнековый узел, центробежный сепарирующий элемент, каналы для отвода жидкости, каналы для отвода газа. Недостатком данного устройства является низкая эффективность работы насоса с указанным газосепаратором в нерасчетных режимах, а именно в случае низкого газосодержания (или практическом отсутствии газа).The prototype of the claimed utility model is a gas separator device for a borehole multistage centrifugal pump, including a centrifugal gas separator [2]. The gas separator contains a shaft, in the direction of travel there is an inlet for receiving a gas-liquid mixture located at the bottom of the gas separation device, a screw assembly, a centrifugal separating element, channels for draining the liquid, channels for draining the gas are installed in series on the shaft. The disadvantage of this device is the low efficiency of the pump with the specified gas separator in off-design modes, namely in the case of low gas content (or the practical absence of gas).

Настоящее изобретение нацелено на устранение вышеуказанного недостатка известного технического решения. Достигаемый технический результат состоит в обеспечении стабильности работы насосного агрегата с газосепаратором при низком содержании газовой фазы в откачиваемой жидкости.The present invention aims to eliminate the above disadvantage of the known technical solutions. The technical result achieved is to ensure the stability of the pump unit with the gas separator at a low content of the gas phase in the pumped liquid.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в газовом сепараторе скважинного центробежного насоса, содержащем корпус со входными отверстиями, вал, последовательно расположенные на валу шнековый узел и центробежный сепарирующий узел, канал отвода жидкости, канал отвода газа, входная часть канала отвода газа образована полостью с дополнительным шнековым узлом, расположенным на валу, причем нижняя торцевая поверхность дополнительного шнекового узла может либо совпадать с уровнем входного отверстия канала отвода жидкости, либо быть выше его, сепарирующий узел может выполняться в виде цилиндрического барабана с радиальными лопатками, часть поверхности полости с дополнительным винтовым шнеком может образовываться гильзой-вставкой, причем нижнее отверстие гильзы вставки может является входным отверстием канала отвода газа, нижнее отверстие гильзы-вставки может находиться на одном уровне с входным отверстием канала отвода жидкости.The specified technical result is achieved due to the fact that in the gas separator of a borehole centrifugal pump containing a housing with inlet openings, a shaft, a screw assembly and a centrifugal separating assembly, a fluid outlet channel, a gas outlet channel, the inlet part of the gas outlet channel is formed by a cavity with an additional screw assembly located on the shaft, and the lower end surface of the additional screw assembly may either coincide with the level of the inlet of the liquid withdrawal channel whether or above it, the separating unit can be made in the form of a cylindrical drum with radial blades, a part of the cavity surface with an additional screw screw can be formed by an insert sleeve, the lower hole of the insert sleeve can be an inlet of the gas outlet channel, the lower hole of the insert sleeve may be flush with the inlet of the fluid outlet channel.

На фиг.1 приведен общий вид газосепаратора скважинного центробежного насоса с дополнительным шнековым узлом. На фиг.2 - конструкция входного канала отвода газа с внутренней гильзой-вставкой.Figure 1 shows a General view of the gas separator of a borehole centrifugal pump with an additional screw assembly. Figure 2 - design of the input channel of the gas outlet with the inner sleeve-insert.

Газовый сепаратор имеет следующую конструкцию. Нижняя часть корпуса 9 содержит входные отверстия 7 для газожидкостной смеси. Далее по ходу движения газожидкостной смеси 17 размещен винтовой шнек 6, цилиндрический барабан с радиальными лопатками 5, которые зафиксированы на валу 1, каналы отвода газа 2 и отсепарированной жидкости 3 со входным отверстием 12, дополнительный шнековый узел 4, причем часть поверхности полости 16, в котором размещен дополнительный шнековый узел, сформирована поверхностью внутренней гильзой-вставкой 19. Сепаратор имеет также нижнюю осевую опору 8.The gas separator has the following design. The lower part of the housing 9 contains the inlet 7 for the gas-liquid mixture. Next, in the direction of the gas-liquid mixture 17, a screw auger 6, a cylindrical drum with radial blades 5, which are fixed on the shaft 1, channels of the gas outlet 2 and the separated liquid 3 with an inlet 12, an additional screw unit 4, and part of the surface of the cavity 16, are placed which has an additional screw assembly, is formed by the surface of the inner sleeve-insert 19. The separator also has a lower axial support 8.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. Газожидкостный поток 18 проходит через входные отверстия 1 и направляется к нагнетателю шнекового типа 6. Здесь давление газожидкостной смеси повышается, после чего поток жидкости (направление хода потока - 17) проходит через разделительный узел центрифугу - устройство сепарации в виде цилиндрического барабана с радиальными лопатками 3, где происходит разделение ее в поле центробежных сил на газовую и жидкую фазы. Нижняя граница зоны разделения находится на уровне 13, верхняя на уровне 14. Разница L по абсолютной величине уровней 14 и 13 характеризует длину области разделения фаз и задается длиной сепарирующего узла. Далее смесь поступает на дополнительную шнековую ступень 4. Нижняя торцевая поверхность дополнительного шнекового узла находится на уровне (или выше) верхней границы области разделения фаз, причем указанная область формируется центробежным сепарирующим узлом из поступающей на вход газосепаратора пластовой жидкости. Гильза-вставка обеспечивает разделение газожидкостной и жидкостной фазы, образующейся после прохождения устройства сепарации, и предотвращает проникновение жидкостной фазы из газосепаратора в область дополнительного винтового шнека. В нерасчетном режиме (пластовая жидкость практически не содержит газа), например в ситуации запуска насоса, дополнительная шнековая ступень предотвращает нежелательный эффект проникновения пластовой жидкости из межтрубного пространства непосредственно в канал для отвода газа 2. Направление хода газа - 10. Отсепарированная жидкость направляется в канал для отвода жидкости 3 (направление потока 11) и поступает в следующий модуль насоса. Более легкий газ (если он есть в скважинной жидкости) поднимается через канал для отвода газа 2 и выходит в затрубное пространство.The proposed device operates as follows. The gas-liquid flow 18 passes through the inlet 1 and is directed to the screw type 6 blower. Here the pressure of the gas-liquid mixture rises, after which the liquid flow (flow direction - 17) passes through the separation unit to a centrifuge - a separation device in the form of a cylindrical drum with radial blades 3, where it separates in the field of centrifugal forces into gas and liquid phases. The lower boundary of the separation zone is at level 13, the upper at level 14. The difference L in the absolute value of levels 14 and 13 characterizes the length of the phase separation region and is determined by the length of the separating unit. Then the mixture enters the additional screw stage 4. The lower end surface of the additional screw unit is at the level (or above) the upper boundary of the phase separation region, and this region is formed by a centrifugal separating unit from the reservoir fluid entering the gas separator inlet. The sleeve-insert provides the separation of the gas-liquid and liquid phases formed after passing through the separation device, and prevents the penetration of the liquid phase from the gas separator into the region of the additional screw screw. In the off-design mode (the formation fluid practically does not contain gas), for example, in a pump start-up situation, an additional screw stage prevents the undesirable effect of the formation fluid penetrating from the annulus directly into the gas outlet 2. The gas flow direction is 10. The separated fluid is sent to the liquid outlet 3 (flow direction 11) and enters the next pump module. Lighter gas (if it is in the well fluid) rises through the channel for the removal of gas 2 and goes into the annulus.

Источники информацииInformation sources

1. 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.445-448.1. Equipment for oil and gas. Part 1. V.N.Ivanovsky, V.I. Darishchev, A.A.Sabirov, V.S. Kashtanov, S.S. Pekin. 2002, Moscow, "Oil and Gas", p.445-448.

2. US 5516360 (BAKER HUGES INCORPORATED), дата публикации 14.05.1996, МПК⁷ В01D 19/00, col.4, fig.1, 2.2. US 5516360 (BAKER HUGES INCORPORATED), publication date 05/14/1996, IPC ⁷ В01D 19/00, col. 4, fig. 1, 2.

Claims

A gas separator of a borehole centrifugal pump, comprising a housing with inlet openings, a shaft, a screw assembly and a centrifugal separation assembly, a fluid removal channel, a gas removal channel, sequentially arranged on the shaft, characterized in that it is provided with an additional screw assembly located on the shaft so that the lower the end surface of the additional screw assembly either coincides with or above the level of the inlet of the fluid withdrawal channel, and a part of the gas removal channel is formed by a cavity with the additional screw assembly ohm preventing penetration of formation fluid from the annulus into the gas discharge duct.