RU2767750C1 - Центробежный газосепаратор - Google Patents
Центробежный газосепаратор Download PDFInfo
- Publication number
- RU2767750C1 RU2767750C1 RU2021122001A RU2021122001A RU2767750C1 RU 2767750 C1 RU2767750 C1 RU 2767750C1 RU 2021122001 A RU2021122001 A RU 2021122001A RU 2021122001 A RU2021122001 A RU 2021122001A RU 2767750 C1 RU2767750 C1 RU 2767750C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- separation
- shaft
- gas
- separator
- sleeve
- Prior art date
Links
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 48
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/34—Arrangements for separating materials produced by the well
- E21B43/38—Arrangements for separating materials produced by the well in the well
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Centrifugal Separators (AREA)
Abstract
Изобретение относится к нефтепромысловому оборудованию, в частности к погружным газосепараторам, предназначенным для отделения газа от пластовой жидкости, и может применяться при добыче нефти с большими значениями газового фактора. Центробежный газосепаратор содержит корпус, входной модуль, вал, головку-разделитель с отводами для сброса отсепарированного газа в затрубное пространство и сепарационный блок, имеющий внешнюю цилиндрическую гильзу и насаженное на вал сепарационное осевое колесо. Головка-разделитель выполнена из подвижной вращающейся части и неподвижных осевых спиральных каналов, связанных с выкидными отверстиями для сброса отсепарированного газа. Сепарационный блок дополнительно снабжен сепарационной камерой, которая расположена ниже головки-разделителя и окружена гильзой. Вал разделен на входной и выходной участки, размещенные за пределами сепарационной камеры. На входном участке вала выше входного модуля установлен напорный блок, состоящий из напорного органа и направляющего аппарата. Гильза соединена внизу с сепарационным осевым колесом, а вверху с вращающейся частью головки-разделителя, что обеспечивает передачу вращения с входного участка вала на выходной участок. Технический результат - обеспечение эффективного отделения газа от пластовой жидкости с постоянным во всем диапазоне подач коэффициентом сепарации. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к нефтепромысловому оборудованию, в частности к погружным газосепараторам, предназначенным для отделения газа от пластовой жидкости, и может применяться при добыче нефти с большими значениями газового фактора.
Известен газосепаратор с геликоидальным шнеком, содержащий корпус, входной модуль, вращающийся вал, длинный геликоидальный шнек, заключенный в защитную гильзу и головку-разделитель [Патент на ПМ №161892 РФ, МПК Е21В 43/38, опубл. 19.04.2016].
Известен вихревой газосепаратор, содержащий корпус, входной модуль, вращающийся вал, осевое рабочее колесо, направляющий аппарат, вихревое осевое рабочее колесо и головку-разделитель [Патент №2660972 РФ, МПК Е21В 43/38, опубл. 11.07.2018].
В вышеописанных газосепараторах разделение жидкости и газа основано на разности плотностей и происходит во вращающемся потоке в поле центробежных сил, при этом с увеличением подачи газожидкостной смеси (ГЖС) уменьшается время ее нахождения внутри газосепаратора и, как следствие, снижается коэффициент сепарации устройства. Это справедливо для любых роторных и вихревых газосепараторов, их сепарационная характеристика является монотонно падающей - максимальная на малых подачах и минимальная на больших.
Наиболее близким к заявленному изобретению по технической сущности является центробежный газосепаратор, содержащий корпус, установленный на валу сепарационный блок, входной модуль с каналом для подвода ГЖС и головку-разделитель с отводами для разделенных газа и жидкости [Патент №2653197 РФ, МПК Е21В 43/38, опубл. 07.05.2018]. Сепарационный блок выполнен в виде набора секций. Каждая секция представляет собой сепарационное осевое колесо, выполненное в виде двух концентрично установленных цилиндров, между которыми расположены лопасти, изогнутые в форме винтовой линии. Секции плотно состыкованы друг с другом и образуют сплошную внешнюю цилиндрическую поверхность в форме гильзы. Работа газосепаратора основана на сепарации смеси в поле центробежных сил.
Недостатком данной конструкции является снижение коэффициента сепарации с ростом подачи.
Задачей настоящего изобретения является разработка газосепаратора, обеспечивающего эффективную сепарацию с постоянным во всем диапазоне подач коэффициентом сепарации.
Указанный технический результат достигается за счет того, что центробежный газосепаратор, содержащий корпус, входной модуль, вал, насаженный на вал вращающийся сепарационный блок с гильзой и осевым сепарационным колесом, головку-разделитель с отводами для сброса отсепарированного газа в затрубное пространство, согласно изобретению, в сепарационном блоке сформирована сепарационная камера, представляющая собой цилиндрическое безлопаточное пространство, свободное от вала, ограниченное гильзой и расположенное ниже головки-разделителя, состоящей из подвижной вращающейся части и неподвижных осевых спиральных каналов, связанных с отводами для сброса отсепарированного газа, вал разделен на входной и выходной участки, расположенные за пределами сепарационной камеры, на входном участке вала расположен напорный блок, состоящий из напорного органа и направляющего аппарата, причем вращение с входного участка вала передается на выходной участок с помощью гильзы, которая соединена внизу с сепарационным осевым колесом, а вверху с вращающейся частью головки-разделителя.
При этом в качестве напорного органа может быть использовано осевое колесо или шнек.
Наличие сепарационной камеры увеличивает время пребывания разделяемого потока в газосепараторе, а отсутствие вала в сепарационной камере, являющегося источником неустойчивостей вращательного движения, позволяет избежать образования вихрей Тейлора и стабилизирует устойчивое вращательное движение по всей длине камеры в широком диапазоне подач, что приводит к повышению эффективности процесса сепарации.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид центробежного предлагаемого газосепаратора, а на фиг. 2 - сечение А-А фиг. 1.
Центробежный газосепаратор содержит входной модуль 1 с каналом для подвода ГЖС, цилиндрический корпус 2 с головкой-разделителем 11 в верхней части, гильзу 7 и сепарационный блок, включающий напорный блок 3 и сепарационное осевое колесо 6. В состав напорного блока 3 входит напорный орган 4 и направляющий аппарат 5. В качестве напорного органа 4 может быть использовано осевое рабочее колесо или как альтернативный вариант - шнек. Сепарационное осевое колесо 6 выполнено в виде цилиндрической втулки 9 с размещенными на ней цилиндрическими радиальными лопастями 8, выходные кромки которых закреплены на нижней части гильзы 7 с образованием монолитной конструкции (фиг.2). Для удобства изготовления и сборки гильза может быть выполнена сборной, в частности, узел соединения с лопастями 8 может представлять самостоятельную часть гильзы. Отдельные части гильзы соединены посредством шлицевого соединения.
Ниже головки-разделителя 11 сформирована сепарационная камера 17, представляющая собой цилиндрическое безлопаточное пространство, окруженное гильзой 7.
Вал газосепаратора разделен на две отдельных части, разнесенные по оси корпуса 2: входной участок 10 и выходной участок 13, расположенные за пределами сепарационной камеры 17 в нижней и верхней части газосепаратора, соответственно. Напорный блок 3 установлен на входном участке вала 10 выше входного модуля 1, при этом его напорный орган 4 насажен на входной участок 10 с помощью шпоночного соединения. Расположенное выше сепарационное осевое колесо 6 закреплено на входном участке вала 10 с помощью шлицев.
Головка-разделитель 11 имеет подвижную вращающуюся часть 12, соединенную с выходным участком вала 13 с помощью шлицев, и неподвижную часть 14, закрепленную в корпусе 2. Неподвижная часть 14 головки-разделителя 11 представляет собой неподвижные осевые спиральные каналы 16, связанные с выкидными отверстиями 15 для выброса отсепарированного газа в затрубное пространство. Подвижная вращающаяся часть 12 головки-разделителя 11 предназначена для передачи вращения на выходной участок вала 13 и расположена со стороны верхнего конца сепарационной камеры 17 с присоединением к гильзе 7.
Сепарационная камера 17, представляющая цилиндрическую область между сепарационным осевым колесом 6 и головкой-разделителем 11, свободную от вала, обеспечивает устойчивое вращение потока жидкости независимо от величины подачи и, как следствие, улучшает качество сепарации.
Присоединенные к гильзе 7 сепарационное осевое колесо 6 снизу и головка-разделитель 11 сверху выполняют функцию передаточных механизмов (муфт), через них вращающий момент с входного участка вала 10 передается на гильзу 7, а с нее на выходной участок вала 13, который связан с расположенным выше добывающим насосом.
Центробежный газосепаратор работает следующим образом.
При включении установки входной участок вала 10 приводится во вращение и ГЖС поступает через проточные каналы входного модуля 1 в напорный блок 3, где происходит передача энергии от входного участка вала 10 потоку, который первоначально закручивается напорным органом 4 (шнеком или осевым колесом), а затем попадает в проточные каналы направляющего аппарата 5, где радиальная составляющая скорости преобразуется в осевую.
Осевой поток из направляющего аппарата 5 поступает в сепарационное осевое колесо 6, в котором смесь вновь раскручивается радиальными цилиндрическими лопастями 8 и переходит в сепарационную камеру 17. Вращающиеся лопасти 8, закрепленные на гильзе 7, приводят последнюю во вращение. Соединенная с верхней частью гильзы 7 подвижная часть 12 головки-разделителя 11 раскручивается и передает крутящий момент с гильзы 7 на выходную часть вала 13, приводя ее в движение.
В поле центробежных сил в сепарационной камере 17 происходит сепарация ГЖС с переносом жидкой фазы к периферии и вытеснением газовой фазы к центру. На выходе из гильзы 7 с помощью подвижной вращающейся части 12 головки-разделителя газовая фаза направляется в неподвижную часть 14, движется по спиральным каналам 16 и сбрасывается в затрубное пространство через выкидные отверстия 15. Жидкая фаза с периферии сепарационной камеры 17 подается на вход первой секции добывающего насоса.
Таким образом, использование заявляемой конструкции позволяет отсепарировать газ от жидкости с высокой эффективностью, в связи с отсутствием центробежной неустойчивости на всем диапазоне подач.
Claims (4)
1. Центробежный газосепаратор, включающий корпус, входной модуль, вал, головку-разделитель с отводами для сброса отсепарированного газа в затрубное пространство и сепарационный блок, имеющий внешнюю цилиндрическую гильзу и насаженное на вал сепарационное осевое колесо, отличающийся тем, что сепарационный блок дополнительно снабжен сепарационной камерой, расположенной ниже головки-разделителя, выполненной из подвижной вращающейся части и неподвижных осевых спиральных каналов, связанных с отводами - выкидными отверстиями для сброса отсепарированного газа, вал разделен на входной и выходной участки, размещенные за пределами сепарационной камеры, на входном участке вала выше входного модуля установлен напорный блок, состоящий из напорного органа и направляющего аппарата, гильза установлена вокруг сепарационной камеры и соединена внизу с сепарационным осевым колесом, а вверху с вращающейся частью головки-разделителя с передачей вращения с входного участка вала на выходной участок.
2. Центробежный газосепаратор по п. 1, отличающийся тем, что в качестве напорного органа использовано осевое колесо.
3. Центробежный газосепаратор по п. 1, отличающийся тем, что в качестве напорного органа использован шнек.
4. Центробежный газосепаратор по п. 1, отличающийся тем, что гильза выполнена сборной.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021122001A RU2767750C1 (ru) | 2021-07-23 | 2021-07-23 | Центробежный газосепаратор |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021122001A RU2767750C1 (ru) | 2021-07-23 | 2021-07-23 | Центробежный газосепаратор |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2767750C1 true RU2767750C1 (ru) | 2022-03-21 |
Family
ID=80819157
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021122001A RU2767750C1 (ru) | 2021-07-23 | 2021-07-23 | Центробежный газосепаратор |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2767750C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2800182C1 (ru) * | 2022-12-15 | 2023-07-19 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Способ предотвращения перерезания газосепаратора при добыче пластовой жидкости с высоким содержанием газа и твердых частиц механических примесей с использованием установки электроцентробежного насоса с газосепаратором |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5516360A (en) * | 1994-04-08 | 1996-05-14 | Baker Hughes Incorporated | Abrasion resistant gas separator |
US6113675A (en) * | 1998-10-16 | 2000-09-05 | Camco International, Inc. | Gas separator having a low rotating mass |
RU63438U1 (ru) * | 2006-11-07 | 2007-05-27 | Открытое акционерное общество "Самаранефтегаз" | Газосепаратор скважинного центробежного насоса |
RU2530747C1 (ru) * | 2013-08-21 | 2014-10-10 | Логинова Ольга Иосифовна | Центробежный газосепаратор |
RU2547854C1 (ru) * | 2014-04-14 | 2015-04-10 | Акционерное общество "Новомет-Пермь" (АО "Новомет-Пермь") | Скважинный вихревой газосепаратор (варианты) |
RU2653197C1 (ru) * | 2017-07-26 | 2018-05-07 | Ольга Иосифовна Логинова | Газосепаратор |
-
2021
- 2021-07-23 RU RU2021122001A patent/RU2767750C1/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5516360A (en) * | 1994-04-08 | 1996-05-14 | Baker Hughes Incorporated | Abrasion resistant gas separator |
US6113675A (en) * | 1998-10-16 | 2000-09-05 | Camco International, Inc. | Gas separator having a low rotating mass |
RU63438U1 (ru) * | 2006-11-07 | 2007-05-27 | Открытое акционерное общество "Самаранефтегаз" | Газосепаратор скважинного центробежного насоса |
RU2530747C1 (ru) * | 2013-08-21 | 2014-10-10 | Логинова Ольга Иосифовна | Центробежный газосепаратор |
RU2547854C1 (ru) * | 2014-04-14 | 2015-04-10 | Акционерное общество "Новомет-Пермь" (АО "Новомет-Пермь") | Скважинный вихревой газосепаратор (варианты) |
RU2653197C1 (ru) * | 2017-07-26 | 2018-05-07 | Ольга Иосифовна Логинова | Газосепаратор |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2800182C1 (ru) * | 2022-12-15 | 2023-07-19 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Способ предотвращения перерезания газосепаратора при добыче пластовой жидкости с высоким содержанием газа и твердых частиц механических примесей с использованием установки электроцентробежного насоса с газосепаратором |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU2003278716B2 (en) | Downhole separator and method | |
RU2409767C2 (ru) | Способ откачки двухфазного скважинного флюида и устройство для его осуществления (варианты) | |
US6113675A (en) | Gas separator having a low rotating mass | |
RU161892U1 (ru) | Вихревой газосепаратор | |
US3887342A (en) | Liquid-gas separator unit | |
CN101380612B (zh) | 旋流分离器 | |
CA2388070C (en) | Gas separator improvements | |
CA2639428C (en) | Gas separator within esp shroud | |
US4397619A (en) | Hydraulic drilling motor with rotary internally and externally threaded members | |
AU638767B2 (en) | Converter | |
US20030141056A1 (en) | Below motor well fluid separation and conditioning | |
AU9765798A (en) | Downhole roller vane motor | |
RU2767750C1 (ru) | Центробежный газосепаратор | |
RU2547854C1 (ru) | Скважинный вихревой газосепаратор (варианты) | |
US8770228B2 (en) | Choke valve device | |
CN210264663U (zh) | 一种旋转螺旋式气锚 | |
JPS5929006A (ja) | 気液分離装置 | |
EP3080379B1 (en) | Nutating fluid-mechanical energy converter to power wellbore drilling | |
RU2777436C1 (ru) | Центробежный газосепаратор | |
CN110080742B (zh) | 一种旋转螺旋式气锚 | |
RU173966U1 (ru) | Вихревой газосепаратор | |
SU1195921A3 (ru) | Лопастной регулируемый насос | |
US20110073305A1 (en) | Multisection Downhole Separator and Method | |
US20110073304A1 (en) | Multistage downhole separator and method | |
US1391799A (en) | Pump |