Скважинный газовый сепаратор с подшипниковой опорой

Настоящее изобретение относится к нефтяному машиностроению, а именно к центробежным скважинным газосепараторам. Обеспечивает повышение ресурса работы устройства. Сущность изобретения: устройство содержит вал, корпус, входные отверстия для скважинной жидкости, сепарационный барабан, канал для отвода газа, канал для отвода жидкости, установленную на валу подшипниковую опору. Она снабжена винтовым микронасосом и всасывающим каналом для подвода жидкости к указанной опоре. Подшипниковая опора расположена выше уровня входного отверстия канала для отвода газа. Часть жидкости из канала для отвода жидкости проходит через всасывающий канал. Нижняя часть подшипниковой опоры содержит насосную ступень. Подшипниковая втулка подшипниковой опоры является также винтовым микронасосом. Насосная ступень и винтовой микронасос обеспечивают проток жидкости от всасывающего канала к каналу для отвода газа. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

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.

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.

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.

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.

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.

На фиг.1. представлен общий вид газосепаратора. На фиг.2 приведена верхняя часть газосепаратора скважинного центробежного насоса с верхней подшипниковой опорой.

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.

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.

Указанный газосепаратор прошел успешные испытания в реальных скважинных условиях.

Источники информации

[1] Патент РФ № 2193653 - Открытое акционерное общество "Борец", 2002.11.27.

[2] Патент РФ № 2232301 - Закрытое акционерное общество "Новомет-Пермь", 2004.07.10.

1. Центробежный скважинный газосепаратор, содержащий 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, отличающийся тем, что 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.

2. Центробежный скважинный газосепаратор по п.1, отличающийся тем, что в центральной части подшипниковой втулки образована полость для жидкости.