RU2777436C1 - Центробежный газосепаратор - Google Patents
Центробежный газосепаратор Download PDFInfo
- Publication number
- RU2777436C1 RU2777436C1 RU2022100218A RU2022100218A RU2777436C1 RU 2777436 C1 RU2777436 C1 RU 2777436C1 RU 2022100218 A RU2022100218 A RU 2022100218A RU 2022100218 A RU2022100218 A RU 2022100218A RU 2777436 C1 RU2777436 C1 RU 2777436C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sleeve
- axial
- separator
- separation
- impeller
- Prior art date
Links
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 40
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims abstract 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 6
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 8
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 3
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003032 molecular docking Methods 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective Effects 0.000 description 1
Images
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. Газосепаратор содержит корпус, входной модуль, вал, осевое сепарационное рабочее колесо, гильзу и головку-разделитель с отводами для сброса отсепарированного газа в затрубное пространство. Сепарационное рабочее колесо насажено на вал и соединено с гильзой. Головка-разделитель состоит из верхней неподвижной и нижней вращающейся частей. Между осевым сепарационным рабочим колесом и нижней вращающейся частью головки-разделителя сформирована сепарационная камера. Сепарационная камера представляет собой цилиндрическое безлопаточное пространство, окруженное гильзой. Нижняя вращающаяся часть головки-разделителя закреплена вверху гильзы и насажена на вал с возможностью одновременного вращения с осевым сепарационным рабочим колесом и гильзой. Технический результат – обеспечение высокой эффективности сепарации во всем диапазоне подач и простота изготовления. 3 з.п. ф-лы, 3 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 вихревой газосепаратор, содержащий корпус, входной модуль, вращающийся вал с ротором, защитную гильзу, вихревую камеру и головку-разделитель [Патент на ПМ №173966 РФ, МПК Е21В 43/38, опубл. 22.09.2017].
Известен вихревой газосепаратор, содержащий корпус, входной модуль, вращающийся вал, осевое рабочее колесо, направляющий аппарат, вихревое осевое рабочее колесо и голову-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, сепарационный блок, установленный на валу, 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 вокруг лопастей. 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 и простого в изготовлении.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в центробежном газосепараторе, содержащем корпус, входной модуль, вал, насаженное на вал осевое сепарационное колесо, соединенное с гильзой, и головку-разделитель с отводами для отсепарированных жидкости и газа, согласно изобретению, головка-разделитель выполнена из верхней неподвижной части и нижней вращающейся части, между осевым сепарационным рабочим колесом и нижней вращающейся частью головки-разделителя сформирована сепарационная камера, представляющая собой цилиндрическое безлопаточное пространство, окруженное гильзой, при этом закрепленная вверху гильзы нижняя вращающаяся часть головки-разделителя насажена на вал с возможностью одновременного вращения с осевым сепарационным рабочим колесом и гильзой.
Кроме того, нижняя вращающаяся часть головки-разделителя может быть выполнена в виде трех концентрично установленных втулок, соединенных между собой радиальными лопатками.
В некоторых исполнениях центробежный газосепаратор может быть дополнительно снабжен напорным блоком в виде шнека или осевых рабочих колес с осевыми направляющими аппаратами, расположенным ниже осевого сепарационного рабочего колеса.
В предпочтительном варианте исполнения гильза выполнена в виде сплошной оболочки (монолитной).
Наличие сепарационной камеры увеличивает время пребывания разделяемого потока в газосепараторе, а вращение гильзы со скоростью вращения вала, позволяет избежать образования неустойчивого вращательного движения 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 предлагаемого центробежного газосепаратора, на фиг. 2 - осевое сепарационное рабочее колесо, на фиг. 3 - нижняя вращающаяся часть головки-разделителя.
Центробежный газосепаратор (фиг. 1) содержит входной модуль 1 с каналом для подвода ГЖС, цилиндрический корпус 2 с головкой-разделителем 3 в верхней части, входную решетку 4, вал 5, гильзу 6 и осевое сепарационное рабочее колесо 7, расположенное в нижней части гильзы 6. Осевое сепарационное рабочее колесо 7 (фиг. 2) выполнено в виде насаженной на вал 5 конической втулки 8 с размещенной на ней лопастной системой 9. Внешние кромки лопастной системы 9 закреплены на внутренней поверхности гильзы 6 с образованием монолитной конструкции.
Ниже головки-разделителя 3 сформирована сепарационная камера 10, представляющая собой цилиндрическое безлопаточное пространство между валом 5 и гильзой 6.
Головка-разделитель 3 имеет нижнюю вращающуюся часть 11, закрепленную на верхнем конце гильзы 6 и насаженную на вал 5, и верхнюю неподвижную часть 12, соединенную с корпусом 2. В верхней неподвижной части 12 головки-разделителя выполнены осевые каналы 13 для подачи отсепарированной жидкости на прием насоса и наклонные каналы 14 для отвода отсепарированного газа в затрубное пространство. Нижняя вращающаяся часть головки-разделителя 11 (фиг. 3) образована тремя концентрично установленными цилиндрическими втулками 15, которые соединены между собой радиальными лопатками 16.
Осевое сепарационное рабочее колесо 7 и нижняя вращающаяся часть 11 головки-разделителя 3 установлены на вал 5 с помощью шпоночного соединения.
В сепарационной камере 10, которая ограничена по оси осевым сепарационным рабочим колесом 7 снизу и нижней вращающейся частью 11 головки-разделителя сверху, обеспечивается устойчивое вращение потока жидкости независимо от величины подачи благодаря одинаковым скоростям вращения вала 5 и гильзы 6, что приводит к улучшению качества сепарации.
В некоторых исполнениях центробежный газосепаратор ниже осевого сепарационного рабочего колеса 7 может дополнительно оснащаться напорным блоком 17, выполненным в виде осевого рабочего колеса 18 с направляющим аппаратом 19. Вместо осевого рабочего колеса 18 с направляющим аппаратом 19 может быть применен шнек. Напорный блок используется в случаях, когда напора осевого сепарационного рабочего колеса 7 недостаточно для подъема жидкости до уровня входа в насос.
Для удобства изготовления и сборки гильза 6 может быть выполнена сборной, в частности, участки соединения с лопастной системой 9 и с нижней вращающейся частью 11 головки-разделителя могут представлять самостоятельные части гильзы 6. В этом случае стыковку отдельных частей гильзы 6 осуществляют посредством шлицевого соединения.
Центробежный газосепаратор работает следующим образом.
При включении установки вал 5 приводится во вращение и ГЖС поступает через проточные каналы входного модуля 1 в каналы входной решетки 4, где поток принимает осевое направление, а затем после ускорения в напорном блоке 17 (при наличии) или напрямую попадает на осевое сепарационное рабочее колесо 7, где происходит передача энергии от вала 5 потоку, который раскручивается лопастной системой 9 и переходит в сепарационную камеру 10. Лопастная система 9, закрепленная на гильзе 6, приводит последнюю во вращение. Соединенная с верхней частью гильзы 6 и валом 5 нижняя вращающаяся часть головки-разделителя 11 служит радиальной опорой для гильзы 6.
В поле центробежных сил в сепарационной камере 10 происходит сепарация ГЖС с переносом жидкой фазы к периферии и вытеснением газовой фазы к центру. На выходе из гильзы 6 газ из центральной части сепарационной камеры 10 отводится в затрубное пространство через наклонные каналы 14. Жидкая фаза с периферии сепарационной камеры 10 подается по неподвижным осевым каналам 13 на вход первой секции добывающего насоса.
Таким образом, использование заявляемой конструкции позволяет отсепарировать газ от жидкости с высокой эффективностью благодаря отсутствию центробежной неустойчивости на всем диапазоне подач.
Claims (4)
1. Центробежный газосепаратор, содержащий корпус, входной модуль, вал, насаженное на вал осевое сепарационное рабочее колесо, соединенное с гильзой, и головку-разделитель с отводами для сброса отсепарированного газа в затрубное пространство, отличающийся тем, что головка-разделитель состоит из верхней неподвижной и нижней вращающейся частей, между осевым сепарационным рабочим колесом и нижней вращающейся частью головки-разделителя сформирована сепарационная камера, представляющая собой цилиндрическое безлопаточное пространство, окруженное гильзой, при этом закрепленная вверху гильзы нижняя вращающаяся часть головки-разделителя насажена на вал с возможностью одновременного вращения с осевым сепарационным рабочим колесом и гильзой.
2. Центробежный газосепаратор по п. 1, отличающийся тем, что нижняя вращающаяся часть головки-разделителя выполнена в виде трех концентрично установленных втулок, соединенных между собой радиальными лопатками.
3. Центробежный газосепаратор по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно ниже осевого сепарационного рабочего колеса установлен напорный блок в виде шнека или осевых рабочих колес с осевыми направляющими аппаратами.
4. Центробежный газосепаратор по п. 1, отличающийся тем, что гильза выполнена монолитной.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2777436C1 true RU2777436C1 (ru) | 2022-08-03 |
Family
ID=
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5516360A (en) * | 1994-04-08 | 1996-05-14 | Baker Hughes Incorporated | Abrasion resistant gas separator |
US6116338A (en) * | 1998-09-09 | 2000-09-12 | Green Country Supply, Inc. | Inducer for increasing centrifugal pump efficiency in wells producing high viscosity crude oil |
RU63438U1 (ru) * | 2006-11-07 | 2007-05-27 | Открытое акционерное общество "Самаранефтегаз" | Газосепаратор скважинного центробежного насоса |
RU2503808C2 (ru) * | 2011-07-08 | 2014-01-10 | Алексей Владимирович Трулев | Газосепаратор скважинного погружного 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) |
RU2616331C1 (ru) * | 2015-12-31 | 2017-04-14 | Закрытое акционерное общество "РИМЕРА" | Способ эффективной эксплуатации погружных лопастных насосов при откачивании пластовой жидкости с повышенным содержанием газа и абразивных частиц и газосепаратор установки электроцентробежного насоса для его осуществления |
RU2653197C1 (ru) * | 2017-07-26 | 2018-05-07 | Ольга Иосифовна Логинова | Газосепаратор |
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5516360A (en) * | 1994-04-08 | 1996-05-14 | Baker Hughes Incorporated | Abrasion resistant gas separator |
US6116338A (en) * | 1998-09-09 | 2000-09-12 | Green Country Supply, Inc. | Inducer for increasing centrifugal pump efficiency in wells producing high viscosity crude oil |
RU63438U1 (ru) * | 2006-11-07 | 2007-05-27 | Открытое акционерное общество "Самаранефтегаз" | Газосепаратор скважинного центробежного насоса |
RU2503808C2 (ru) * | 2011-07-08 | 2014-01-10 | Алексей Владимирович Трулев | Газосепаратор скважинного погружного 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) |
RU2616331C1 (ru) * | 2015-12-31 | 2017-04-14 | Закрытое акционерное общество "РИМЕРА" | Способ эффективной эксплуатации погружных лопастных насосов при откачивании пластовой жидкости с повышенным содержанием газа и абразивных частиц и газосепаратор установки электроцентробежного насоса для его осуществления |
RU2653197C1 (ru) * | 2017-07-26 | 2018-05-07 | Ольга Иосифовна Логинова | Газосепаратор |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
C1. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2557098C (en) | Two phase flow conditioner for pumping gassy well fluid | |
RU2409767C2 (ru) | Способ откачки двухфазного скважинного флюида и устройство для его осуществления (варианты) | |
CA2510497C (en) | Gas separator fluid crossover for well pump | |
US7766081B2 (en) | Gas separator within ESP shroud | |
AU2003278716B2 (en) | Downhole separator and method | |
US6113675A (en) | Gas separator having a low rotating mass | |
US4481020A (en) | Liquid-gas separator apparatus | |
US10683876B2 (en) | Fluid moving apparatus and system for an electric submersible gas separator | |
US11131179B2 (en) | Electric submersible pump gas separator | |
US20030141056A1 (en) | Below motor well fluid separation and conditioning | |
RU161892U1 (ru) | Вихревой газосепаратор | |
CN110662881B (zh) | 用于电动潜油式气体分离器的分流器系统和设备 | |
USRE30836E (en) | Liquid-gas separator unit | |
US6227796B1 (en) | Conical stacked-disk impeller for viscous liquids | |
AU2005287828B2 (en) | Gas separator | |
US4641498A (en) | Geothermal turbine | |
RU2547854C1 (ru) | Скважинный вихревой газосепаратор (варианты) | |
RU2777436C1 (ru) | Центробежный газосепаратор | |
US3972352A (en) | Discharge element for a liquid-gas separator unit | |
RU173966U1 (ru) | Вихревой газосепаратор | |
US20110073305A1 (en) | Multisection Downhole Separator and Method | |
RU2767750C1 (ru) | Центробежный газосепаратор | |
RU2241858C1 (ru) | Погружная насосная система | |
US4655680A (en) | Continuous blade axial-flow friction drag pump | |
GB2255033A (en) | Gas separator |