ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ ГАЗОСЕПАРАТОР

Изобретение относится к газосепараторам и может использоваться в составе погружных центробежных насосов для добычи нефти, воды и других жидкостей из скважин.

Известны газосепараторы по патентам на изобретения и на полезную модель: RU 7445 U1, МПК⁶ E21B 43/38, от 16.08.98 г.; RU 2286449 C2, МПК⁷ E21B 43/38, от 03.02.2004 г.; RU 69564 U1, МПК⁷ E21B 43/38, от 27.12.2007 г.; RU 2327866 C2, МПК⁷ E21B 43/38, от 27.06.2008 г.; RU 2379500 С2, МПК⁷ Е21В 43/38, от 20.01.2010 г.; RU 101730 U1, МПК⁷ Е21В 43/38, от 27.01.2011 г.; US 4481020, МПК⁷ B01D 45/00, от 06.11.1984 г.; US 6113675, МПК⁷ E21B 43/38, от 05.09.2000 г.

Основной недостаток этих сепараторов заключается в том, что их сепарирующие устройства имеют недостаточную длину для более эффективной сепарации жидкости и газа. Известно, что общий объем отсепарированной жидкости складывается из отсепарированных объемов жидкости на каждом участке сепарирующего устройства. Поэтому длина сепарирующего устройства влияет на эффективность сепарации. Но увеличение длины сепарирующего устройства требует увеличение длины вала, на котором установлено сепарирующие устройство. Вал сепаратора воспринимает значительную осевую нагрузку от вала насоса, и увеличение его длины до требуемого значения приводит к потере его устойчивости. Установка промежуточных опор для увеличения устойчивости вала газосепаратора создает дополнительное сопротивление движению газожидкостной смеси и снижает пропускную способность газосепаратора. Из-за этого создаются неблагоприятные условия работы насоса, особенно рассчитанного на высокую подачу.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является газосепаратор, известный по патенту RU 2208152 C2, МПК⁷ E21B 43/38, B01D 19/00, от 10.07.2003, содержащий, по крайней мере, две последовательно установленные сепарирующие ступени, каждая из которых выполнена в виде последовательно установленных напорного узла, центрифуги и переводника, причем напорный узел выполнен в виде шнека, расположенного в сепарационной камере, а переводник выполнен обеспечивающим отвод внутренней части потока рабочей среды в скважинное пространство и внешней части потока рабочей среды на вход следующей ступени, отличающийся тем, что диаметр шнековой камеры первой ступени больше диаметра шнековой камеры следующей ступени, а диаметры сепарационных камер всех ступеней равны.

Основной недостаток этого газосепаратора заключается в том, что он снабжен промежуточным переводником, который ограничивает пропускную способность газосепаротора и создает неблагоприятные условия для работы насососа, способствующие срыву подачи. При отсутствии переводника вал двухступенчатого газосепаратора становится неприемлемо длинным. Это приводит к потере его устойчивости от осевой нагрузки насоса.

Указанная задача в центробежном газосепараторе, содержащем корпус, основание с входными отверстиями, головку с каналами для подачи отсепарированной жидкости в насос и вывода отсепарированного газа в затрубное пространство и сепарирующее устройство, установленное на валу, решается тем, что газосепаратор снабжен механизмом натяжения вала.

Проведенный научно-технический анализ предложения и уровня техники свидетельствует о том, что предлагаемое техническое решение для специалиста не следует явным образом из уровня техники, при этом признаки изложенной совокупности взаимосвязаны, находятся в причинно-следственной связи с ожидаемым результатом и являются необходимыми и достаточными для его получения.

Изобретение поясняется чертежами, где

на фиг.1 изображен центробежный газосепаратор (в разрезе);

на фиг.2 изображен поперечный разрез механизма натяжения вала газосепаратора;

на фиг.3 изображен продольный разрез механизма натяжения вала газосепаратора.

Центробежный газосепаратор (см. фиг.1) содержит корпус 1 и установленное в нем на валу 2 сепарирующее устройство. Сепарирующее устройство может содержать, например, сепарирующий барабан 3, шнек 4, дистанционные втулки 5 и 6, втулки подшипников 7 и 8. Входные каналы для газожидкостной смеси 9 расположены в основании 10, а выходные каналы для газа 11 и жидкости 12 расположены в головке 13.

Сепарирующее устройство стянуто в осевом направлении механизмом натяжения вала, содержащим втулку 14 с резьбой и шпоночным пазом и гайку 15, навинченную на втулку 14. Сепарирующее устройство зафиксировано на валу 2 от радиального вращения шпонкой 16, а от осевого перемещения, например, стопорными кольцами 17 и 18, установленными в кольцевые проточки вала 2. При раскручивании гайки 15 втулка 14 упирается в стопорное кольцо 18, а гайка 15 упирается в стопорное кольцо 17 посредством сепарирующего устройства. При этом в валу 2 создается напряженно растянутое состояние, равное не менее осевой нагрузки от насоса, сжимающей вал 2. Так как усилие сжатия меньше, чем усилие растяжения, то вал 2 не потеряет устойчивость ни при какой длине сепарирующего устройства.

Работает газосепаратор следующим образом: газожидкостная смесь закачивается шнеком 4 через отверстия 9 (см. фиг.1) в основании 10 в сепарирующий барабан 3. Газожидкостная смесь, проходя через сепарирующий барабан, за счет центробежной силы разделяется на жидкость и газ. Сепарирующий барабан 3, обладая длиной порядка 1000-3000 мм, эффективнее отделяет жидкость от газа, чем любой существующий барабан меньшей длины. Так как вал сепаратора находится в напряженно растянутом состоянии, созданном механизмом натяжения (втулка 14 и гайка 15), то он не теряет устойчивость от сжимающей осевой нагрузки насоса. При этом из-за отсутствия промежуточных опор не снижается пропускная способность газосепаратора. Отделенная от газа жидкость поступает в насос (не показан) через каналы 12 в головке 13, а газ выходит в затрубное пространство через каналы 11.

Таким образом, изобретение позволяет получить технический результат, выражающийся в повышении эффективности сепарации жидкости и газа за счет механизма натяжения вала.