Скважинный сепаратор для установки погружного электроцентробежного насоса

 

Изобретение относится к области нефтяной промьшшенности и .предназначено для нефтепромыслового оборудования при механизированной добыче нефти из скважин. Цель изобретения - повьшение сепарационной способности сеператора. Внутри связанного с кожухом корпуса 5 установлен сепариру- . ющий узел в виде полого шнека 7 с профилированной спиралью 8. Внутри .шнека 7 размещен патрубок 9 для отвода жидкости, образуюпщй с ним кольцевую полость 10, связанную с газосборной камерой 11. Под сепарирующим узлом, установлен делитель 15 потока и стабилизатор 19. В .верхней части делителя 15 выполнена кольцевая полость 14 для сообщения затрубного пространства с полостью патрубка 9 для отвода жидкости. Нижняя часть дeJplитeля 15 образует со стабилизатором 19 кольцевой канал 18, Газ отводится в полость 10 по мере его вытеснения к газоотводящим окнам. идкоеять Смесь (Л .22 . put.2

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (504Е21 В4 38

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ЯР

CF Т

ß1

Снесь

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ,(21) 4001828/22-03 (22) 30.12.85 (46) 07.05.87. Бюл.!! 17 (71) Центральная научно-исследовательская лаборатория Производственного объединения "Нижневартовскнефтегаз" (72) Я.П.Ковальчук и Н.М.Пигасов (53) 622,233.056(088 ° 8) (56) Патент США !(- 2969742, кл.166105,.1, опублик. !961.

Авторское свидетельство СССР !!9 1161694, кл. Е 21 В 43/38, 1982.

Патент США N 3289608, кл,166105.l, опублик.1966, Патент США 9 4148735,кл.210-512 опублик.1979. .(54) СКВАЖИННЫЙ СЕПАРАТОР ДЛЯ УСТАНОВКИ ПОГРУЖНОГО ЗЛЕКТРОЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА (57) Изобретение относится к области нефтяной промьппленности и .предназначено для нефтепромыслового оборудования при механизированной добыче нефти из скважин. Цель изобретения— повышение сепарационной способности сеператора, Внутри связанного с кожухом корпуса 5 установлен сепариру- . ющий узел в виде полого шнека 7 с профилированной спиралью 8. Внутри .шнека 7 размещен патрубок 9 для отвода жидкости, образующий с ним кольцевую полость 10, связанную с газосборной камерой ll. Под сепарирующим узлом установлен делитель 15 потока и стабилизатор 19, В верхней части делителя 15 выполнена кольцевая полость 14 для сообщения затрубного пространства с полостью патрубка 9 для отвода жидкости, Нижняя .часть делителя 15 образует со стабилизатором 19 кольцевой канал 18, Газ отводится в полость 10 по мере его вытеснения к газоотводящим окнам, 1308754 расположенным вдоль линии сопряжения

8 со шнеком 7 и, поступая в камеру

11, выводится в затрубное пространство через отверстия 21. На выходе из шнека 7 концентрические слои образовавшейся смеси разделяются делителем 15 на внутренний поток А, не содержащий механических примесей, и

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к нефте-, промысловому оборудованию, и может быть использовано при механизированной добыче нефти из скважин. 5

Цель изобретения — повышение сепарирующей способности сепаратора.

На фиг.l изображена схема установки скважинного сепаратора; на 1О фиг.2 — скважинный сепаратор, разрез; на фиг.3 — сечение А-А на фиг.2; фиг,4 — сечение Б-Б на фиг ° 2; фиг,5 — сечение В-В на фиг.2; на фиг.б — сечение Г-Г на фиг,2; на 15 фиг,7 — сечение Д-Д на фиг,2.

Установка г1огружного злектроцентробежного насоса 1, помещенная в.герметичный кожух 2 создает внутри последнего разрежение. За счет этого 20 в полость кожуха поступает жидкость, освобожденная -от механических приме сей и газа в сепараторе 3. Отделенные механические примеси выводятся из сепаратора через хвостовик 4, 25

Скважинный сепаратор состоит иэ корпуса 5, имеющего приемные отверстия б» сепарирующего узла в виде комбинированного шнека 7, выполненного в виде спирали 8 с переменным 30 шагом, установленного внутри корпуса.

Внутри шнека 7 размещен патрубок 9 для отвода жидкости, причем между наружной его поверхностью и внутренней поверхностью шнека 7 образуется кольцевой зазор 10, сообщающий газо-, сборную камеру 11 с сепарационным просгранством 12 через газоотводящие окна 13, Патрубок 9 для отвода жидкостей 40 сообщается с кольцевой полостью 14 делителя 15 потока через боковые отверстия lб, а также с зоной 17 оконнаружный поток Б, содержащий механические примеси. За счет разрежения, создаваемого насосом внутри кожуха, поток А проходит патрубок 9 через боковые отверстия делителя 15. Поток Б движется в зону канала 18, и механические примеси попадают в зону

17 вьделения примесей, 7 ил. чательного выделения механических примесей через кольцевой канал 18, образованный нижней частью делителя

15 потока и стабилизатором 19 ° Газосборная камера ll ограничивается корпусом 5, соединительной головкой

20 и верхним торцом комбинированного шнека 7 и сообщается с затрубным пространством через газовыводящие отверстия 21 .

Полость герметичного кожуха 2 сообщается с полостью 14 делителя потока и зоной 17 окончательного вьделения примесей через патрубок 9 для отвода жидкости, В низу корпуса

5 выполнено отверстие 22 с резьбой для присоединения хвостовика 4. Соединительная головка 20 связана с патрубком 9.

Сепаратор работает следующим об- разом, Скважинная жидкость, содержащая механические примеси и газ, поступает через приемные отверстия 6 в сепарационное пространство 12, где, двигаясь вдоль спирали 8 с переменным шагом, приобретает ускоренное вращательное движение. Наибольшей угловой скорости смесь достигает на выходе из шнека. Под действием центробежных сил и касательных составляющих сил гравитации, направленных вдоль образующей слирали от центра к периферии, происходит разделение смеси на фазы, Механические примеси, как наиболее тяжелые, отбрасываются к стенкам корпуса, жидкость занимает промежуточный концентрический слой, а газ, вытесненный жидкостью, собирается во внутреннем концентрическом слое. При этом пузырьки газа всплывают вверх против течения жид08754

35

50

3 1З кости до соприкосновения с нижней поверхностью спирали шнека.

В дальнейшем перемещение пузырьков к газоотводящим окнам происходит за счет касательной составляющей силы выталкивания, так как нижняя поверхность спирали 8 выполнена с дугообразным профилем, имеющим наивысшую точку в зоне примыкания к шнеку 7. Таким образом, газ отводится в кольцевой зазор 1О в меру его вытеснения z газоотводящим окнам, расположенным вдоль веей линии сопряжения спирали 8 со шнеком 7, и, поступая в газосборную камеру 11, выводится в эатрубное пространство через отверстия 21, На выходе из спирали шнека 7 концентрические слои компонентов смеси разделяются с помощью делителя 15 потока на внутренний поток А, не содержащий механических примесей, и наружный Б, содержащий механические примеси. За счет разрежения, создаваемого насосом внутри кожуха 2, поток

А проходит патрубок 9 через отверстия 16. Поток Б продолжает двигаться вниз с нарастающей скоростью по сужающемуся кольцевому пространству и достигает наибольшей скорости в зоне кольцевого канала 18. При этом механические примеси, продолжающие двигаться в наружной части потока Б, по инерции проходят в зону кольцевого канала 18, а очищенная жидкость поступает через кольцевой канал 18 в патрубок 9, где соединяется с потоком А. Механические примеси, прошедшие зону окончательного разделения, поступают к отверстию 22 и выводятся через хвостовик 4 °

Дпя снижения гидродинамического сопротивления потокам газа и жидкости отверстия 6,13,16 и 21 выполняются под углом к нормали (фиг.2 — 6) с таким расчетом, чтобы их оси совпадали с направлением движения отводимых потоков. Суммарная площадь сечения боковых отверстий 16 рассчитывается так, чтобы создавался поток Б, движущийся вдоль внешних стенок делителя 15 потока со скоростью, достаточной для выделения механических примесей под действием сил инерции, Применение предлагаемого скважинного сепаратора позволит значительно повысить надежность работы погружных насосных установок в условиях скважин с повышенным содержанием ме ханических примесей и снизить удельный расход электроэнергии эа счет отвода газа и устранения абразивного трения в уплотнениях.

При введении необходимых изменений в конструкции промьппленных образцов

УЭЦН в направлении расширения унификации можно будет использовать изобретение беэ применения герметичного кожуха, что имеет решающее значение в условиях сильно искривленных скважин, Применение герметичного кожуха в скважинах умеренной кривизны позволит улучшить охлаждение электродвигателей (ПЭД), что важно в условиях повьппенных скважинных температур в сочетании с предельно низким дебитом жидкости, вытекающим из условия качественного охлаждения.

Формула изобретения

Скважинный сепаратор для установки погружного электроцентробежного насоса, содержащий кожух, внутри которого размещена установка погружного электроцентробежного насоса, соединительную головку с патрубком для отвода жидкости, хвостовик, корпус с приемными отверстиями и газосборной камерой, сообщающейся с затрубным пространством, верхняя часть корпуса связана через соединительную головку с кожухом, а нижняя— с хвостовиком, и сепарирующий узел, установленный внутри корпуса, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с . целью повьппения сепарирующей способности его, он снабжен последовательно установленными под сепарирующим узлом делителем потока и стабилизатором, причем для сообщения эатрубного пространства с полостью патрубка для отвода жидкости в верхней части делителя потока выполнена кольцевая полость, а нижняя часть его образует со стабилизатором кольцевой канал, сепарирующий узел выполнен в виде полого шнека с профилированной спиралью, внутри которого размещен патрубок для отвода жидкости, образующий с ним кольцевую полость, связанную с газосборной камерой.

1308754 фиг.д

ФигЛ

Составитель В.Борискина

Редактор В.Петраш Техред Л.Олейник Корректор M,Ïîæo

Тираж 533 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,„ д,4/5

Заказ 1782/28

Производственно-полиграфическое предприятие, г,ужгород, ул.Проектная,4,