RU2810912C1 - Method of operation of installing a vane pump with a downhole separator of mechanical impurities and a gas phase enlarger (options) and submersible installation of a vane pump for its implementation (options) - Google Patents
Method of operation of installing a vane pump with a downhole separator of mechanical impurities and a gas phase enlarger (options) and submersible installation of a vane pump for its implementation (options) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2810912C1 RU2810912C1 RU2023106906A RU2023106906A RU2810912C1 RU 2810912 C1 RU2810912 C1 RU 2810912C1 RU 2023106906 A RU2023106906 A RU 2023106906A RU 2023106906 A RU2023106906 A RU 2023106906A RU 2810912 C1 RU2810912 C1 RU 2810912C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- separator
- mechanical impurities
- coupling
- flow
- pump
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Группа изобретений относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использована при добыче нефти из скважин с высоким содержанием свободного газа и абразивных частиц посредством установок электроцентробежных насосов.The group of inventions relates to the oil industry and can be used in oil production from wells with a high content of free gas and abrasive particles using electric centrifugal pump installations.
Известен из патента RU 102057 способ очистки скважинной жидкости от механических примесей, включающий подвод скважинной жидкости через отверстия в наружной трубе, течение вдоль винтовой направляющей лопасти, установленной между наружной и внутренней требами, разделение фаз за счет центробежной силы, при котором механические примеси собираются на периферии, жидкая и газовая фазы в центре. Отвод механических примесей в отстойник, установленный внизу устройства, жидкой фазы и свободного газа в насос, через внутреннюю трубу. При этом часть жидкости, очищенной от механических примесей, отводится во внутреннюю трубу через отверстия во внутренней трубе.Known from patent RU 102057 is a method for cleaning well fluid from mechanical impurities, including supplying well fluid through holes in the outer pipe, flowing along a helical guide blade installed between the outer and inner wells, phase separation due to centrifugal force, in which mechanical impurities are collected at the periphery , liquid and gas phases in the center. Discharge of mechanical impurities into a settling tank installed at the bottom of the device, liquid phase and free gas into the pump through an internal pipe. In this case, part of the liquid, cleared of mechanical impurities, is discharged into the inner pipe through holes in the inner pipe.
Однако такой способ очистки имеет следующие недостатки. В тонкостенной трубе сложно сделать отверстия, направляющие поток по радиусу и/или спирали в которых может осуществляться предварительная сепарация твердых и газообразных частиц. Скважинная жидкость подводится к насосу с малым средним диаметром пузырьков свободного газа. Поэтому снижена эффективность сепарации. На входе во входной модуль большая часть свободного газа вместе со скважинной жидкостью поступает на вход в насосную установку, что приводит к снижению эффективности ее работы. Кроме этого, отстойник для сбора механических примесей соединен с затрубным пространством, поэтому на некоторых режимах работы пластовая жидкость в отстойнике будет двигаться снизу вверх, увлекая механические примеси в насос.However, this cleaning method has the following disadvantages. In a thin-walled pipe it is difficult to make holes that direct the flow along a radius and/or spiral in which preliminary separation of solid and gaseous particles can be carried out. The well fluid is supplied to the pump with a small average diameter of free gas bubbles. Therefore, the separation efficiency is reduced. At the entrance to the input module, most of the free gas, together with the well fluid, enters the pumping unit, which leads to a decrease in the efficiency of its operation. In addition, the settling tank for collecting mechanical impurities is connected to the annulus, therefore, in some operating modes, the formation fluid in the settling tank will move from bottom to top, entraining mechanical impurities into the pump.
Наиболее близким аналогом к заявляемому способу является техническое решение, известное из патента RU 2529978, содержащий цилиндрический корпус с входными отверстиями, в верхней части которого концентрично установлен цилиндрический патрубок, содержащий сепарирующий узел в виде полого шнека с профилированной спиралью, спиральный канал, сообщающий входные отверстия с полостью усеченного конуса, вихревую камеру в виде полого усеченного конуса, концентрично установленную в нижней части корпуса под патрубком с сепарирующим узлом, и присоединенный к нижней части корпуса отстойник для сбора механических примесей. Профилированная спираль полого шнека выполнена двухзаходной, а наружная поверхность профилированной двухзаходной спирали имеет спиральную поверхность контакта с внутренней цилиндрической поверхностью корпуса, образуя двухзаходный спиральный канал, сообщающий входные отверстия с внутренней полостью корпуса выше вихревой камеры, при этом профилированная двухзаходная спираль расположена на полом шнеке ниже входных отверстий в корпусе сепаратора на расстоянии, превышающем один наружный диаметр шнека, а на цилиндрическом корпусе выше входных отверстий установлен герметизирующий элемент, перекрывающий затрубное пространство, при этом геометрические размеры спиральных каналов и вихревой камеры подобраны в зависимости от дебита скважины и подачи применяемого скважинного насоса.The closest analogue to the claimed method is the technical solution known from patent RU 2529978, containing a cylindrical body with inlet holes, in the upper part of which a cylindrical pipe is installed concentrically, containing a separating unit in the form of a hollow screw with a profiled spiral, a spiral channel connecting the inlet holes with a cavity of a truncated cone, a vortex chamber in the form of a hollow truncated cone, concentrically installed in the lower part of the housing under a pipe with a separating unit, and a settling tank attached to the lower part of the housing for collecting mechanical impurities. The profiled spiral of the hollow auger is made double-entry, and the outer surface of the profiled two-entry spiral has a spiral contact surface with the internal cylindrical surface of the housing, forming a two-entry spiral channel connecting the inlet holes with the internal cavity of the housing above the vortex chamber, while the profiled double-entry spiral is located on the hollow auger below the inlet holes in the separator body at a distance exceeding one outer diameter of the screw, and a sealing element is installed on the cylindrical body above the inlet holes, covering the annular space, while the geometric dimensions of the spiral channels and the vortex chamber are selected depending on the flow rate of the well and the flow rate of the well pump used.
Недостатками наиболее близкого аналога являются низкая эффективность из-за больших гидравлических потерь в длинном канале между входными отверстиями в корпусе и входом в шнек, высокая себестоимость из-за большой длины. Также в подводящем канале отсутствует предварительная сепарация твердых частиц.The disadvantages of the closest analogue are low efficiency due to large hydraulic losses in the long channel between the inlet holes in the housing and the entrance to the screw, high cost due to the long length. There is also no preliminary separation of solid particles in the supply channel.
В тонкостенной трубе сложно сделать отверстия, направляющие поток по радиусу и/или по спирали в лопастную решетку шнека для предварительной сепарации твердых и газообразных частиц.It is difficult to make holes in a thin-walled pipe that direct the flow radially and/or spirally into the auger blade grid for preliminary separation of solid and gaseous particles.
Скважинная жидкость подводится к насосу с малым средним диаметром пузырьков свободного газа. Поэтому снижена эффективность сепарации, на входе во входной модуль, большая часть свободного газа вместе со скважинной жидкостью поступает на вход в насосную установку, что приводит к снижению эффективности ее работы.The well fluid is supplied to the pump with a small average diameter of free gas bubbles. Therefore, the separation efficiency is reduced; at the entrance to the input module, most of the free gas, together with the well fluid, enters the pumping unit, which leads to a decrease in the efficiency of its operation.
Известно из патента RU 114720 устройство для очистки скважинной жидкости, содержащее цилиндрический корпус с входными отверстиями, размещенные в верхней части корпуса сепарирующий узел в виде полого шнека с профилированной спиралью и патрубок для отвода жидкости, размещенную в нижней части корпуса вихревую камеру и присоединенный к нижней части корпуса отстойник для сбора механических примесей. В верхней части вихревой камеры выполнена коническая расточка, в которой размещена профилированная спираль полого шнека с выполненной ответной конической наружной поверхностью, и наружная поверхность профилированной спирали имеет спиральную поверхность контакта с поверхностью конической расточки, образуя спиральный канал, сообщающий входные отверстия с полостью усеченного конуса вихревой камеры, а площадь сечения спирального канала уменьшается в направлении к его нижней части.It is known from patent RU 114720 a device for cleaning well fluid, containing a cylindrical housing with inlet holes, a separating unit in the form of a hollow screw with a profiled spiral and a pipe for draining liquid placed in the upper part of the housing, a vortex chamber located in the lower part of the housing and attached to the lower part. body settling tank for collecting mechanical impurities. In the upper part of the vortex chamber there is a conical bore, in which a profiled spiral of a hollow screw is placed with a corresponding conical outer surface, and the outer surface of the profiled spiral has a spiral surface of contact with the surface of the conical bore, forming a spiral channel connecting the inlet holes with the cavity of the truncated cone of the vortex chamber , and the cross-sectional area of the spiral channel decreases towards its lower part.
Недостатками известного устройства для очистки флюида являются низкая эффективность из-за того, что твердые частицы на выходе из шнека имеют радиальную составляющую скорости от периферии к центру вследствие того, что спиральный канал между шнеком и корпусом имеет коническую форму. Для эффективной сепарации следует устранить конусность шнека.The disadvantages of the known device for fluid purification are low efficiency due to the fact that solid particles at the exit from the screw have a radial velocity component from the periphery to the center due to the fact that the spiral channel between the screw and the housing has a conical shape. For effective separation, the screw taper must be eliminated.
Отсутствует предварительная сепарация твердых и газообразных частиц во входных отверстиях сепаратора и каналах, подводящих пластовую жидкость к шнеку.There is no preliminary separation of solid and gaseous particles in the inlets of the separator and the channels supplying the formation fluid to the auger.
Скважинная жидкость подводится к насосу с малым средним диаметром пузырьков свободного газа. Поэтому снижена эффективность сепарации на входе во входной модуль. Большая часть свободного газа вместе со скважинной жидкостью поступает на вход в насосную установку, что приводит к снижению эффективности ее работы.The well fluid is supplied to the pump with a small average diameter of free gas bubbles. Therefore, the separation efficiency at the entrance to the input module is reduced. Most of the free gas, together with the well fluid, enters the pumping unit, which leads to a decrease in the efficiency of its operation.
Наиболее близким аналогом к заявляемой конструкции является скважинный газопесочный сепаратор из патента RU 2529978, содержащий цилиндрический корпус с входными отверстиями, в верхней части которого концентрично установлен цилиндрический патрубок, содержащий сепарирующий узел в виде полого шнека с профилированной спиралью, спиральный канал, сообщающий входные отверстия с полостью усеченного конуса, вихревую камеру в виде полого усеченного конуса, концентрично установленную в нижней части корпуса под патрубком с сепарирующим узлом, и присоединенный к нижней части корпуса отстойник для сбора механических примесей. Профилированная спираль полого шнека выполнена двухзаходной, а наружная поверхность профилированной двухзаходной спирали имеет спиральную поверхность контакта с внутренней цилиндрической поверхностью корпуса, образуя двухзаходный спиральный канал, сообщающий входные отверстия с внутренней полостью корпуса выше вихревой камеры, при этом профилированная двухзаходная спираль расположена на полом шнеке ниже входных отверстий в корпусе сепаратора на расстоянии, превышающем один наружный диаметр шнека, а на цилиндрическом корпусе выше входных отверстий установлен герметизирующий элемент, перекрывающий затрубное пространство, при этом геометрические размеры спиральных каналов и вихревой камеры подобраны в зависимости от дебита скважины и подачи применяемого скважинного насоса.The closest analogue to the claimed design is a well gas-sand separator from patent RU 2529978, containing a cylindrical body with inlet holes, in the upper part of which a cylindrical pipe is installed concentrically, containing a separating unit in the form of a hollow screw with a profiled spiral, a spiral channel connecting the inlet holes with the cavity a truncated cone, a vortex chamber in the form of a hollow truncated cone, concentrically installed in the lower part of the housing under a pipe with a separating unit, and a settling tank attached to the lower part of the housing for collecting mechanical impurities. The profiled spiral of the hollow auger is made double-entry, and the outer surface of the profiled two-entry spiral has a spiral contact surface with the internal cylindrical surface of the housing, forming a two-entry spiral channel connecting the inlet holes with the internal cavity of the housing above the vortex chamber, while the profiled double-entry spiral is located on the hollow auger below the inlet holes in the separator body at a distance exceeding one outer diameter of the screw, and a sealing element is installed on the cylindrical body above the inlet holes, covering the annular space, while the geometric dimensions of the spiral channels and the vortex chamber are selected depending on the flow rate of the well and the flow rate of the well pump used.
Недостатками наиболее близкого аналога являются низкая эффективность из-за больших гидравлических потерь в длинном канале между входными отверстиями в корпусе и входом в шнек, высокая себестоимость из-за большой длины.The disadvantages of the closest analogue are low efficiency due to large hydraulic losses in the long channel between the inlet holes in the housing and the entrance to the screw, high cost due to the long length.
В подводящем канале, на входе в шнек отсутствуют конструктивные устройства, образующие движение потока по радиусу и/или спирали, обеспечивающие предварительную сепарацию твердых и газообразных частиц.In the supply channel, at the entrance to the screw, there are no structural devices that form a flow movement along a radius and/or a spiral, ensuring preliminary separation of solid and gaseous particles.
В тонкостенной трубе сложно сделать отверстия, направляющие поток по радиусу и/или спирали.It is difficult to make holes in a thin-walled pipe that direct the flow along a radius and/or a spiral.
Скважинная жидкость подводится к насосу с малым средним диаметром пузырьков свободного газа. Поэтому снижена эффективность сепарации, на входе во входной модуль, большая часть свободного газа вместе со скважинной жидкостью поступает на вход в насосную установку, что приводит к снижению эффективности ее работы.The well fluid is supplied to the pump with a small average diameter of free gas bubbles. Therefore, the separation efficiency is reduced; at the entrance to the input module, most of the free gas, together with the well fluid, enters the pumping unit, which leads to a decrease in the efficiency of its operation.
Технической проблемой группы заявляемых изобретений является создание скважинного сепаратора механических примесей - укрупнителя газовой фазы, в процессе работы которого помимо основного вихревого потока в шнеке специальные устройства обеспечивают образование дополнительных вихрей для предварительной сепарации твердых и газообразных частиц на участках с малым радиусом.The technical problem of the group of claimed inventions is the creation of a downhole separator of mechanical impurities - a gas phase enlarger, during the operation of which, in addition to the main vortex flow in the screw, special devices provide the formation of additional vortices for the preliminary separation of solid and gaseous particles in areas with a small radius.
Наличие нескольких областей в проточной части с движением потока по радиусу и/или спирали, обеспечивает мультивихревое течение. Предварительная сепарация в областях, где происходит течение потока на малых радиусах, позволяет снизить скорость течения и, соответственно, либо повысить эффективность работы сепаратора, по сравнению с конструкцией с одним вихре образующим элементом, либо снизить затраты энергии, которая расходуется для создания необходимой величины скорости течения мультифазного потока.The presence of several areas in the flow part with flow movement along a radius and/or a spiral provides a multi-vortex flow. Preliminary separation in areas where the flow occurs at small radii makes it possible to reduce the flow speed and, accordingly, either increase the efficiency of the separator compared to a design with a single vortex-forming element, or reduce the energy costs that are spent to create the required flow speed multiphase flow.
За счет входа потока в лопасти шнека с оптимальным углом атаки, устраняется или, по крайней мере, существенно снижается диспергирование, перемешивание жидкой, газообразной и твердой фаз, соответственно повышается эффективность.Due to the flow entering the screw blades with an optimal angle of attack, dispersion and mixing of liquid, gaseous and solid phases are eliminated or at least significantly reduced, and efficiency increases accordingly.
Обеспечивается снижение мощности и энергопотребления при работе установки с меньшим содержанием свободного газа на входе.A reduction in power and energy consumption is ensured when the unit operates with a lower content of free gas at the inlet.
Техническим результатом группы изобретений является повышение надежности и эффективности работы установки лопастного насоса со скважинным сепаратором механических примесей - укрупнителем газовой фазы за счет сепарации части свободного газа и механических примесей, абразивных частиц до входа в насос.The technical result of the group of inventions is to increase the reliability and efficiency of the installation of a vane pump with a downhole separator of mechanical impurities - a gas phase enlarger due to the separation of part of the free gas and mechanical impurities, abrasive particles before entering the pump.
Заявленный технический результат достигается за счет того, что в способе работы установки лопастного насоса со скважинным мультивихревым сепаратором механических примесей - укрупнителем газовой фазы, заключающийся в подаче потока пластовой жидкости, содержащей механические примеси и свободный газ, на вход в сепаратор ниже разделителя, выводе из сепаратора потока и подаче на вход в насос выше разделителя, прохождении потока в сепараторе сверху вниз через кольцевой канал между размещенными соосно цилиндрическим корпусом и полым цилиндрическим патрубком, закручивании и разделении потока в спиральном канале, образованном между лопастями шнека, и в вихревой камере с конусообразной частью, отводе потока с меньшим содержанием механических примесей в насос через полый цилиндрический патрубок, отводе механических примесей через конусообразную часть вихревой камеры, подвод мультифазного потока в сепаратор осуществляют по дугообразной траектории, за счет этого осуществляется предварительная сепарация перед поступлением в шнек, входные каналы, соединяющие затрубное пространство с кольцевым каналом муфты, изготовлены в муфте, таким образом, что расстояние между входными каналами и шнеком составляет не более одного диаметра шнека.The stated technical result is achieved due to the fact that in the method of operation of the installation of a blade pump with a downhole multi-vortex separator of mechanical impurities - a gas phase enlarger, which consists in supplying a flow of formation fluid containing mechanical impurities and free gas to the entrance to the separator below the separator, output from the separator flow and supply to the pump inlet above the separator, flow passing in the separator from top to bottom through the annular channel between a coaxially placed cylindrical body and a hollow cylindrical pipe, twisting and dividing the flow in a spiral channel formed between the screw blades and in a vortex chamber with a cone-shaped part, removal of a flow with a lower content of mechanical impurities into the pump through a hollow cylindrical pipe, removal of mechanical impurities through the cone-shaped part of the vortex chamber, supply of multiphase flow to the separator is carried out along an arcuate path, due to this, preliminary separation is carried out before entering the screw, inlet channels connecting the annulus with an annular coupling channel, are manufactured in a coupling in such a way that the distance between the inlet channels and the screw is no more than one screw diameter.
Площадь проточной части входных каналов на двадцать процентов превышает площадь проточной части каналов шнека.The area of the flow part of the input channels is twenty percent larger than the area of the flow part of the auger channels.
Пластовой жидкости сообщают дополнительное вращение, пропуская через отводящий шнек, установленный в отводящем канале, образованном внутренним диаметром полого цилиндрического патрубка.The formation fluid is given additional rotation by passing it through an outlet auger installed in an outlet channel formed by the inner diameter of a hollow cylindrical pipe.
Пластовую жидкость на входе в насос дополнительно сепарируют посредством принудительного движения жидкости сверху вниз в гравитационном сепарирующем устройстве, установленном перед входными отверстиями насоса (газосепаратора), при этом часть крупных пузырей газа поднимается вверх мимо входных отверстий.The formation fluid at the pump inlet is additionally separated by forced movement of the fluid from top to bottom in a gravitational separating device installed in front of the pump inlets (gas separator), while some of the large gas bubbles rise up past the inlet holes.
Заявленный технический результат достигается за счет того, что в способе работы установки погружного насоса с мультивихревым сепаратором механических примесей - укрупнителем газовой фазы, заключающийся в герметизации и разделении затрубного пространства, подведении пластовой жидкости в сепаратор ниже разделителя сверху вниз через кольцевой канал, прохождении пластовой жидкости через кольцевой канал, закручивании и разделении потока в спиральном канале с последующим отведением потока пластовой жидкости с меньшим содержанием механических примесей из сепаратора выше разделителя в насос, механических примесей в отстойник для сбора механических примесей, вращение потока и предварительную сепарацию осуществляют в кольцевом канале, в спиральном канале посредством вихре образующего элемента осуществляют образование торообразного цилиндрического вихря, имеющего слои с повышенной концентрацией механических примесей на периферии и свободного газа в центре, затем осуществляют сепарацию слоев, насыщенных свободным газом, в центр, механическими примесями на периферию спирального канала.The stated technical result is achieved due to the fact that in the method of operation of the installation of a submersible pump with a multi-vortex separator of mechanical impurities - a gas phase enlarger, which consists of sealing and separating the annulus, supplying formation fluid to the separator below the separator from top to bottom through an annular channel, passing formation fluid through an annular channel, swirling and separation of the flow in a spiral channel with subsequent removal of the flow of formation fluid with a lower content of mechanical impurities from the separator above the separator into the pump, mechanical impurities into the settling tank for collecting mechanical impurities, rotation of the flow and preliminary separation are carried out in the annular channel, in the spiral channel by means of a vortex-forming element, a torus-shaped cylindrical vortex is formed, having layers with an increased concentration of mechanical impurities at the periphery and free gas in the center, then the layers saturated with free gas are separated into the center, with mechanical impurities to the periphery of the spiral channel.
Заявленный технический результат достигается также за счет того, что погружная установка лопастного насоса со скважинным мультивихревым сепаратором механических примесей - укрупнителем газовой фазы, содержащая лопастной насос с входными отверстиями, погружной двигатель, в нижней части которого установлен скважинный сепаратор механических примесей - укрупнитель газовой фазы, содержащий корпус разделителя, установленный на нем разделитель, вход в сепаратор механических примесей установлен ниже, а выход из сепаратора и вход в лопастной насос выше разделителя, муфту, которая соединяет корпус разделителя и цилиндрический корпус, внутри которого соосно с образованием кольцевого канала, установлен полый цилиндрический патрубок, в нижней части которого установлен полый шнек, отводящий канал, образованный внутренними диаметрами полого шнека и полого цилиндрического патрубка, спиральный канал, образованный между лопастями шнека и внутренним диаметром корпуса, присоединенную к нижней части корпуса цилиндрическую вихревую камеру с конусообразной частью внизу, к которой присоединен отстойник для сбора механических примесей, цилиндрические корпус и патрубок с полым шнеком установлены в муфте, между внутренним диаметром муфты и наружным диаметром полого цилиндрического патрубка образован кольцевой канал в муфте, который соединен с кольцевым каналом между внутренним диаметром цилиндрического корпуса и наружным диаметром полого цилиндрического патрубка, в муфте выполнены входные каналы, соединяющие затрубное пространство с кольцевым каналом муфты, ось которых направлена под углом к плоскости горизонта, и/или к плоскости, проходящей через ось муфты, направляя входящий поток по радиусу и/или спирали, входные каналы, соединяющие затрубное пространство с кольцевым каналом муфты, изготовлены в муфте, таким образом, что расстояние между входными каналами и шнеком составляет не более одного диаметра шнека, толщина лопастей шнека составляет от двух до восьми миллиметров, количество лопастей полого шнека от одного до пяти, проточная часть сепаратора, состоящая из муфты, корпуса и отстойника герметична, соединяется с затрубным пространством только посредством входных каналов.The claimed technical result is also achieved due to the fact that a submersible installation of a blade pump with a downhole multi-vortex separator of mechanical impurities - a gas phase enlarger, containing a blade pump with inlet holes, a submersible motor, in the lower part of which a downhole separator of mechanical impurities is installed - a gas phase enlarger, containing the separator body, the separator installed on it, the inlet to the separator of mechanical impurities is installed below, and the outlet from the separator and the inlet to the vane pump are above the separator, a coupling that connects the separator body and the cylindrical body, inside of which a hollow cylindrical pipe is installed coaxially to form an annular channel , in the lower part of which there is a hollow auger, an outlet channel formed by the internal diameters of the hollow auger and a hollow cylindrical pipe, a spiral channel formed between the auger blades and the internal diameter of the housing, a cylindrical vortex chamber attached to the lower part of the housing with a cone-shaped part at the bottom, to which is attached a settling tank for collecting mechanical impurities, a cylindrical body and a pipe with a hollow screw are installed in the coupling, between the inner diameter of the coupling and the outer diameter of the hollow cylindrical pipe, an annular channel is formed in the coupling, which is connected to the annular channel between the inner diameter of the cylindrical body and the outer diameter of the hollow cylindrical pipe, the coupling has inlet channels connecting the annulus with the annular channel of the coupling, the axis of which is directed at an angle to the horizontal plane and/or to the plane passing through the axis of the coupling, directing the incoming flow along a radius and/or spiral, inlet channels connecting the annulus with an annular coupling channel, made in a coupling such that the distance between the inlet channels and the auger is no more than one diameter of the auger, the thickness of the auger blades is from two to eight millimeters, the number of hollow auger blades is from one to five, the flow part of the separator, consisting of the coupling, housing and settling tank is sealed, connected to the annulus only through inlet channels.
Площадь проточной части входных каналов более чем на двадцать процентов превышает площадь проточной части каналов шнека.The area of the flow part of the inlet channels is more than twenty percent larger than the area of the flow part of the auger channels.
Лопасти полого шнека имеют винтообразную поверхность переменного хода.The blades of the hollow auger have a helical surface of variable speed.
Перед входными отверстиями насоса установлен гравитационный сепаратор.A gravity separator is installed in front of the pump inlets.
Погружная установка лопастного насоса со скважинным сепаратором механических примесей - укрупнителем газовой фазы, содержащая насос с входными отверстиями, двигатель, в нижней части которого установлен скважинный сепаратор механических примесей - укрупнитель газовой фазы, содержащий корпус разделителя, установленный на нем разделитель, вход в сепаратор механических примесей выполнен ниже, а выход из сепаратора и вход в насос - выше разделителя, муфту, которая соединяет корпус разделителя и цилиндрический корпус, внутри которого соосно с образованием кольцевого канала установлен полый цилиндрический патрубок, внутренний диаметр патрубка образует отводящий канал, присоединенную к нижней части корпуса цилиндрическую вихревую камеру с конусообразной частью внизу, к которой присоединен отстойник для сбора механических примесей, цилиндрические корпус и патрубок с полым шнеком установлены в муфте, между внутренним диаметром муфты и наружным диаметром полого цилиндрического патрубка образован кольцевой канал в муфте, который соединен с кольцевым каналом между внутренним диаметром цилиндрического корпуса и наружным диаметром полого цилиндрического патрубка, в муфте выполнены входные каналы, соединяющие затрубное пространство с кольцевым каналом муфты, ось которых направлена под углом к плоскости горизонта, и/или к плоскости, проходящей через ось муфты, направляя входящий поток по радиусу и/или спирали, входные каналы, соединяющие затрубное пространство с кольцевым каналом муфты, изготовлены в муфте, таким образом, что расстояние между входными каналами и шнеком составляет не более одного диаметра шнека, толщина лопастей шнека составляет от двух до восьми миллиметров, количество лопастей полого шнека - от одного до трех, в лопасти шнека выполнен вихреобразующий элемент в виде выреза с дугообразной образующей. Заявленный технический результат поясняется следующим образом. В толстостенной муфте, в отличие от тонкостенного корпуса, можно сделать входной канал (каналы), направляющий поток по радиусу и/или спирали за счет этого осуществляется предварительная сепарация, образуются области с повышенной концентрацией газа и механических примесей. Дискретные частицы объединяются, увеличивается их диаметр. За счет этого происходит более эффективная сепарация газа и механических примесей в шнеке.Submersible installation of a blade pump with a downhole separator of mechanical impurities - a gas phase enlarger, containing a pump with inlet holes, a motor, in the lower part of which a downhole separator of mechanical impurities is installed - a gas phase enlarger, containing a separator housing, a separator installed on it, an inlet to the separator of mechanical impurities is made below, and the outlet from the separator and the inlet to the pump are above the separator, a coupling that connects the separator body and a cylindrical body, inside of which a hollow cylindrical pipe is installed coaxially to form an annular channel, the inner diameter of the pipe forms an outlet channel, connected to the lower part of the body cylindrical a vortex chamber with a cone-shaped part at the bottom, to which is attached a settling tank for collecting mechanical impurities, a cylindrical body and a pipe with a hollow auger are installed in the coupling, between the inner diameter of the coupling and the outer diameter of the hollow cylindrical pipe a ring channel is formed in the coupling, which is connected to the annular channel between the inner diameter of the cylindrical body and the outer diameter of the hollow cylindrical pipe, the coupling has inlet channels connecting the annular space with the annular channel of the coupling, the axis of which is directed at an angle to the horizontal plane and/or to the plane passing through the axis of the coupling, directing the incoming flow along the radius and /or spirals, inlet channels connecting the annulus with the annular channel of the coupling are made in the coupling in such a way that the distance between the inlet channels and the auger is no more than one diameter of the auger, the thickness of the auger blades is from two to eight millimeters, the number of blades of a hollow auger - from one to three, in the auger blade there is a vortex-forming element in the form of a cutout with an arcuate generatrix. The claimed technical result is explained as follows. In a thick-walled coupling, in contrast to a thin-walled body, it is possible to make an inlet channel (channels) that directs the flow along a radius and/or spiral; due to this, preliminary separation is carried out, and areas with an increased concentration of gas and mechanical impurities are formed. Discrete particles combine and their diameter increases. Due to this, more efficient separation of gas and mechanical impurities in the screw occurs.
Наличие нескольких областей в проточной части с движением потока по радиусу и/или спирали, обеспечивает мультивихревое течение. Предварительная сепарация в областях, где происходит течение потока на малых радиусах, позволяет снизить скорость течения и, соответственно, либо повысить эффективность работы сепаратора, по сравнению с конструкцией с одним вихре образуют; им элементом, либо снизить затраты энергии, которая расходуется для создания необходимой величины скорости течения мультифазного потока.The presence of several areas in the flow part with flow movement along a radius and/or a spiral provides a multi-vortex flow. Preliminary separation in areas where the flow occurs at small radii makes it possible to reduce the flow speed and, accordingly, either increase the efficiency of the separator compared to a design with a single vortex; element, or reduce the energy consumption that is consumed to create the required flow rate of a multiphase flow.
Если в спиральном канале изготовлен вихреобразующий элемент в виде выреза с дугообразной образующей, при течении пластовой жидкости происходит образование торообразного цилиндрического вихря с малым радиусом, образуются слои с повышенной концентрацией механических примесей на периферии и свободного газа в центре. В основном потоке затем осуществляется сепарация слоев. Слои, насыщенные свободным газом, перемещаются в центр, механическими примесями - на периферию спирального канала.If a vortex-forming element is made in a spiral channel in the form of a cutout with an arcuate generatrix, during the flow of formation fluid, a torus-shaped cylindrical vortex with a small radius is formed, layers with an increased concentration of mechanical impurities at the periphery and free gas in the center are formed. The layers are then separated in the main flow. Layers saturated with free gas move to the center, and layers saturated with mechanical impurities move to the periphery of the spiral channel.
Вследствие входа потока в лопасти шнека с оптимальным углом атаки устраняется или, по крайней мере, существенно снижается диспергирование, перемешивание жидкой, газообразной и твердой фаз. Эти процессы снижают эффективность разделения фаз и очистки пластовой жидкости от механических примесей. Происходит более эффективное разделение фаз.Due to the flow entering the screw blades with an optimal angle of attack, dispersion and mixing of liquid, gaseous and solid phases are eliminated or at least significantly reduced. These processes reduce the efficiency of phase separation and purification of formation fluid from mechanical impurities. More efficient phase separation occurs.
Скважинная жидкость подводится к насосу с большим средним диаметром пузырьков свободного газа. Поэтому увеличивается эффективность сепарации на входе в насос, меньше свободного газа и механических примесей, абразивных частиц вместе со скважинной жидкостью поступает на вход в насосную установку, что приводит к увеличению эффективности и надежности ее работы.The well fluid is supplied to a pump with a large average diameter of free gas bubbles. Therefore, the separation efficiency at the pump inlet increases, less free gas and mechanical impurities, abrasive particles, along with the well fluid, enter the pump unit inlet, which leads to an increase in the efficiency and reliability of its operation.
Герметичность проточной части сепаратора, состоящей из муфты, корпуса и отстойника необходима, чтобы создать перепад давления на входе и выходе из шнека, который может достигать несколько десятков метров. За счет перепада давления возникает тангенциальная скорость и центробежное ускорение, необходимые для сепарации. При отсутствии герметичности, например, в отстойнике пластовая жидкость будет поступать из затрубного пространства подниматься в насос, снижая расход и скорость в шнеке, эффективность сепарации.The tightness of the flow part of the separator, consisting of a coupling, housing and settling tank, is necessary to create a pressure difference at the inlet and outlet of the screw, which can reach several tens of meters. Due to the pressure difference, tangential velocity and centrifugal acceleration necessary for separation occur. In the absence of tightness, for example, in a settling tank, formation fluid will flow from the annulus and rise into the pump, reducing the flow rate and speed in the screw, and the separation efficiency.
Обеспечивается снижение мощности и энергопотребления при работе установки с меньшим содержанием свободного газа на входе.A reduction in power and energy consumption is ensured when the unit operates with a lower content of free gas at the inlet.
Входные каналы в сепаратор сделать сложнее, чем шнек, их проточная часть менее совершенна. Чтобы заметно снизить гидравлические потери, которые зависят от скорости в квадрате, нужно сделать площадь проточной части входных каналов более чем на двадцать процентов больше площади проточной части каналов шнека. Скорость определяется отношением расхода к площади. При увеличении площади каналов, соответственно снизятся гидравлические потери.The inlet channels to the separator are more difficult to make than the auger; their flow part is less perfect. In order to significantly reduce hydraulic losses, which depend on the squared speed, it is necessary to make the area of the flow part of the inlet channels more than twenty percent larger than the area of the flow part of the auger channels. Speed is determined by the ratio of flow to area. By increasing the channel area, hydraulic losses will correspondingly decrease.
Если лопасти шнека имеют винтообразную поверхность переменного хода, это позволит сделать вход потока в шнек с оптимальным углом атаки на разных режимах течения потока. За счет этого снизить гидравлические потери и диспергирование мультифазного потока.If the auger blades have a helical surface of variable speed, this will allow the flow to enter the auger with an optimal angle of attack at different flow regimes. Due to this, hydraulic losses and dispersion of multiphase flow are reduced.
Число лопастей в шнеке определяется расходом, для меньших значений расхода предпочтительно выбирать шнеки с меньшим числом лопастей.The number of blades in the screw is determined by the flow rate; for lower flow rates, it is preferable to choose screws with a smaller number of blades.
Толщина лопастей шнека определяется исходя из перепада давления и соответственно скорости мультифазного потока входе в шнек. Перепад давления зависит от степени универсальности сепаратора. Сепараторы на несколько диапазонов подач имеют большие перепады и соответственно скорости потока на входе, и должны иметь большую толщину лопастей шнека.The thickness of the auger blades is determined based on the pressure drop and, accordingly, the speed of the multiphase flow at the entrance to the auger. The pressure drop depends on the degree of versatility of the separator. Separators for several feed ranges have large differences and, accordingly, inlet flow rates, and must have a larger thickness of the auger blades.
Сверху и снизу разделительного, герметизирующего элемента установлены защитные центраторы, которые предотвращают повреждение разделительного, герметизирующего элемента при спуске и подъеме сепаратора.Protective centralizers are installed at the top and bottom of the separating and sealing element, which prevent damage to the separating and sealing element when lowering and lifting the separator.
На входе в отводящий канал установлен отводящий шнек, который обеспечивает дополнительное вращение потока и укрупнение пузырьков свободного газа при движении скважинной жидкости вверх.A discharge auger is installed at the entrance to the outlet channel, which provides additional rotation of the flow and enlargement of free gas bubbles as the well fluid moves upward.
Если в варианте конструктивного исполнения перед входными отверстиями насоса установлен гравитационный сепаратор, например, чашечного типа, то часть пузырей, укрупненных ранее в сепараторе-укрупнителе, пройдет мимо входа во входной модуль насоса или газосепаратора. При этом снизится содержание свободного газа и повысится эффективность и надежность работы установки.If, in a design option, a gravity separator, for example, a cup type, is installed in front of the pump inlets, then some of the bubbles previously enlarged in the separator-enlarger will pass by the entrance to the inlet module of the pump or gas separator. This will reduce the free gas content and increase the efficiency and reliability of the installation.
Могут быть установлены два разделительных герметизирующих элемента чашеобразной формы, причем вогнутыми частями на встречу друг другу. Это позволит повысить надежность при проведении операций по спуску и подъему установки. Десендер будет меньше цепляться выступающими частями за колонну скважины.Two cup-shaped separating sealing elements can be installed, with their concave parts facing each other. This will improve reliability during operations of lowering and lifting the installation. The desender will cling less to the well string with its protruding parts.
Сверху и снизу разделительного, герметизирующего элемента установлены защитные центраторы, которые предотвращают повреждение разделительного, герметизирующего элемента при спуске и подъеме сепаратора.Protective centralizers are installed at the top and bottom of the separating and sealing element, which prevent damage to the separating and sealing element when lowering and lifting the separator.
На входе в отводящий канал установлен отводящий шнек, который обеспечивает вращение потока и укрупняет пузырьки свободного газа при движении скважинной жидкости вверх.At the entrance to the outlet channel, an outlet auger is installed, which ensures rotation of the flow and enlarges free gas bubbles as the well fluid moves upward.
Если в варианте конструктивного исполнения перед входными отверстиями насоса установлен гравитационный сепаратор, например, чашечного типа, то часть пузырей, укрупненных ранее в сепараторе-укрупнителе, пройдет мимо входа во входной модуль насоса или газосепаратора. При этом снизится содержание свободного газа и повысится эффективность и надежность работы установки.If, in a design option, a gravity separator, for example, a cup type, is installed in front of the pump inlets, then some of the bubbles previously enlarged in the separator-enlarger will pass by the entrance to the inlet module of the pump or gas separator. This will reduce the free gas content and increase the efficiency and reliability of the installation.
После выхода из сепаратора механических примесей, укрупнителя газовой фазы, поток может заходить в насос или газосепаратор, установленный на входе в насос. При этом, чем крупнее пузырьки газа, тем большее его количество будет проходить мимо входа в насос или газосепаратор.After leaving the separator of mechanical impurities, the gas phase enlarger, the flow can enter a pump or gas separator installed at the inlet to the pump. In this case, the larger the gas bubbles, the greater the amount of gas will pass past the entrance to the pump or gas separator.
На фигурах 1-5 показаны:Figures 1-5 show:
фиг. 1 общий вид установки с сепаратором-укрупнителем;fig. 1 general view of the installation with a separator-aggregator;
фиг. 2 общий вид сепаратора-укрупнителя;fig. 2 general view of the separator-aggregator;
фиг. 3 вид спирального канала с вихреобразующий элементом;fig. 3 view of a spiral channel with a vortex-forming element;
фиг. 4 - муфта с каналами;fig. 4 - coupling with channels;
фиг. 5 - общий вид сепаратора-укрупнителя с отводящим шнеком.fig. 5 - general view of the separator-aggregator with a discharge screw.
На фигурах 1-5 позициями обозначены:In the figures 1-5 positions indicate:
1. Погружной двигатель.1. Submersible motor.
2. Лопастной насос.2. Vane pump.
3. Входные отверстия насоса.3. Pump inlets.
4. Насосно-компрессорные трубы.4. Tubing pipes.
5. Корпус разделителя.5. Separator housing.
6. Разделитель.6. Separator.
7. Центраторы.7. Centralizers.
8. Муфта.8. Clutch.
9. Цилиндрический корпус сепаратора.9. Cylindrical separator body.
10. Полый цилиндрический патрубок.10. Hollow cylindrical pipe.
11. Кольцевой канал.11. Ring channel.
12. Входной канал сепаратора.12. Separator inlet channel.
13. Кольцевой канал в муфте.13. Annular channel in the coupling.
14. Полый шнек.14. Hollow screw.
15. Спиральный канал в шнеке.15. Spiral channel in the screw.
16. Вихревая камера.16. Vortex chamber.
17. Конусообразная часть вихревой камеры.17. Cone-shaped part of the vortex chamber.
18. Отстойник для механических примесей.18. Sump for mechanical impurities.
19. Отводящий шнек.19. Discharge auger.
20. Выходные отверстия сепаратора.20. Separator outlets.
21. Отводящий канал.21. Outlet channel.
22. Гравитационный сепаратор.22. Gravity separator.
23. Вихреобразующий элемент в виде выреза.23. Vortex-forming element in the form of a cutout.
Погружная установка лопастного насоса со скважинным сепаратором механических примесей - укрупнителем газовой фазы содержит погружной двигатель 1, лопастной насос 2 с входными отверстиями 3, насосно-компрессорные трубы 4.A submersible installation of a blade pump with a downhole separator of mechanical impurities - a gas phase enlarger contains a submersible motor 1, a blade pump 2 with inlet holes 3, and tubing pipes 4.
В нижней части погружного двигателя 2 установлен скважинный сепаратор механических примесей - укрупнитель газовой фазы.A downhole separator of mechanical impurities - a gas phase enlarger - is installed in the lower part of the submersible motor 2.
Сепаратор содержит корпус 5 разделителя, установленный на нем разделитель 6, таким образом, что входной канал или входные каналы 12 в сепаратор механических примесей установлены ниже, а выходные отверстия 20 из сепаратора и входные отверстия 3 в лопастной насос 2 - выше разделителя 6.The separator contains a separator housing 5, a separator 6 installed on it, in such a way that the input channel or input channels 12 into the separator of mechanical impurities are installed below, and the outlet openings 20 from the separator and the inlet openings 3 into the vane pump 2 are installed above the separator 6.
Муфта 8 соединяет корпус разделителя 6 и цилиндрический корпус 9 сепаратора, внутри которого соосно, с образованием кольцевого канала 11, установлен полый цилиндрический патрубок 10, в нижней части которого установлен полый шнек 14.The coupling 8 connects the body of the separator 6 and the cylindrical body 9 of the separator, inside of which a hollow cylindrical pipe 10 is installed coaxially, to form an annular channel 11, in the lower part of which a hollow screw 14 is installed.
Проточная часть сепаратора, состоящая из муфты 8, цилиндрического корпуса 9 и отстойника 18 для механических примесей герметична, соединяется с затрубным пространством только посредством входных каналов 12.The flow part of the separator, consisting of a coupling 8, a cylindrical body 9 and a settling tank 18 for mechanical impurities, is sealed and connected to the annulus only through inlet channels 12.
Отводящий канал 21 образован внутренними диаметрами полого шнека 14 и полого цилиндрического патрубка 10.The outlet channel 21 is formed by the internal diameters of the hollow screw 14 and the hollow cylindrical pipe 10.
Спиральный канал 15 образован между лопастями полого шнека 14 и внутренним диаметром цилиндрического корпуса 9 сепаратора.The spiral channel 15 is formed between the blades of the hollow screw 14 and the inner diameter of the cylindrical body 9 of the separator.
Толщина лопастей полого шнека 14 составляет от двух до восьми миллиметров. Если толщина меньше, то возрастает вероятность гидроабразивного перерезания входных участков лопастей, с последующим ухудшением эффективности сепарации. Если толщина будет больше, то возрастает радиус спирали, соответственно заметно уменьшается центробежная сила, и эффективность сепарации. Количество лопастей полого шнека 14 от одного до пяти. Одна лопасть в шнеке рекомендована при малых расходах, с увеличением расхода, количество лопастей возрастает. При количестве более пяти, происходит уменьшение площади проточной части, так как нельзя снижать толщину лопастей меньше определенной величины. Так как диаметральный габарит скважин для добычи пластовой жидкости ограничен, вышеуказанное снижение площади приводит к деградации проточной части каналов шнека и снижению эффективности сепарации.The thickness of the blades of the hollow auger 14 ranges from two to eight millimeters. If the thickness is less, then the likelihood of waterjet cutting of the inlet sections of the blades increases, with a subsequent deterioration in separation efficiency. If the thickness is greater, the radius of the spiral increases, and accordingly the centrifugal force and separation efficiency decrease noticeably. The number of hollow auger blades is 14 from one to five. One blade in the auger is recommended at low flow rates; as the flow rate increases, the number of blades increases. When the number is more than five, the area of the flow part decreases, since the thickness of the blades cannot be reduced below a certain value. Since the diametrical dimension of wells for producing formation fluid is limited, the above reduction in area leads to degradation of the flow part of the auger channels and a decrease in separation efficiency.
Лопасти полого шнека 14 имеют винтообразную поверхность переменного хода.The blades of the hollow auger 14 have a helical surface of variable speed.
К нижней части цилиндрического корпуса 9 сепаратора присоединена цилиндрическая вихревая камера 16 с конусообразной частью 17 внизу, к которой присоединен отстойник 18 для сбора механических примесей.Attached to the lower part of the cylindrical body 9 of the separator is a cylindrical vortex chamber 16 with a cone-shaped part 17 at the bottom, to which a settling tank 18 is connected to collect mechanical impurities.
Цилиндрический корпус 9 сепаратора и полый цилиндрический патрубок 10 с полым шнеком 14 установлены в муфте 8.The cylindrical body 9 of the separator and the hollow cylindrical pipe 10 with the hollow screw 14 are installed in the coupling 8.
Между внутренним диаметром муфты 8 и наружным диаметром полого цилиндрического патрубка 10 образован кольцевой канал 13 в муфте, который соединен с кольцевым каналом 11 между внутренним диаметром корпуса 9 сепаратора и наружным диаметром полого цилиндрического патрубка 10.Between the inner diameter of the coupling 8 and the outer diameter of the hollow cylindrical pipe 10, an annular channel 13 is formed in the coupling, which is connected to the annular channel 11 between the inner diameter of the separator body 9 and the outer diameter of the hollow cylindrical pipe 10.
Входной канал (каналы) 12, выполненный в муфте 8, соединяет затрубное пространство с кольцевым каналом 13 в муфте и направляет входящий поток по радиусу и/или спирали.The inlet channel(s) 12, made in the coupling 8, connects the annular space with the annular channel 13 in the coupling and directs the incoming flow along a radius and/or a spiral.
Ось входного канала 12 направлена под углом к плоскости горизонта и/или к плоскости, проходящей через ось муфты 8.The axis of the input channel 12 is directed at an angle to the horizontal plane and/or to the plane passing through the axis of the coupling 8.
Входные каналы 12, соединяющие затрубное пространство с кольцевым каналом 13 муфты, изготовлены в муфте 8, таким образом, что расстояние между - входными каналами и шнеком составляет не более одного диаметра шнека. Подвод мультифазного потока в сепаратор осуществляют по дугообразной траектории, за счет этого осуществляется предварительная сепарация перед поступлением в шнек, входные каналы, соединяющие затрубное пространство с кольцевым каналом муфты, изготовлены в муфте, таким образом, что расстояние между входными каналами и шнеком составляет не более одного диаметра шнека. При большем расстоянии за счет диспергирования, перемешивания, снижается эффект предварительной сепарации, также возрастают гидравлические потери, которые пропорциональны длине канала, возрастает стоимость изделия.The input channels 12 connecting the annulus with the annular channel 13 of the coupling are made in the coupling 8 in such a way that the distance between the input channels and the screw is no more than one screw diameter. The supply of multiphase flow to the separator is carried out along an arcuate path, due to this, preliminary separation is carried out before entering the auger; the inlet channels connecting the annulus space with the annular channel of the coupling are made in the coupling in such a way that the distance between the inlet channels and the auger is no more than one screw diameter. With a larger distance, due to dispersion and mixing, the effect of preliminary separation is reduced, hydraulic losses, which are proportional to the length of the channel, also increase, and the cost of the product increases.
Площадь проточной части входных каналов 12 более чем на двадцать процентов превышает площадь проточной части спиральных каналов 15 полого шнека 14.The area of the flow part of the input channels 12 is more than twenty percent greater than the area of the flow part of the spiral channels 15 of the hollow screw 14.
В варианте конструктивного исполнения может быть установлен дополнительный разделитель, при этом оба разделителя должны иметь чашеобразную форму, и быть установлены вогнутыми частями на встречу друг другу.In the design option, an additional separator can be installed, and both separators must have a cup-shaped shape and be installed with concave parts facing each other.
Сверху и снизу разделителя 6 установлены защитные центраторы 7, предотвращающие повреждение герметизирующего разделительного элемента при спуске и подъеме сепаратора.Protective centralizers 7 are installed at the top and bottom of the separator 6, which prevent damage to the sealing separating element when lowering and lifting the separator.
В варианте конструктивного исполнения на входе в отводящий канал 21 может быть установлен отводящий шнек 19.In a variant of the design, a discharge auger 19 can be installed at the entrance to the outlet channel 21.
В варианте конструктивного исполнения на входе во входные отверстия 3 лопастного насоса 2 может быть установлен гравитационный сепаратор 22, например, чашечного типа.In a variant of the design, a gravity separator 22, for example, of a cup type, can be installed at the inlet of the inlet holes 3 of the blade pump 2.
В варианте конструктивного исполнения на входе в шнек 14 в лопасти может быть изготовлен вырез 23 с дугообразной образующей.In a variant of the design, at the entrance to the auger 14, a cutout 23 with an arcuate generatrix can be made into the blade.
Погружная установка лопастного насоса со скважинным сепаратором механических примесей - укрупнителем газовой фазы работает следующим образом.A submersible installation of a vane pump with a downhole separator of mechanical impurities - a gas phase enlarger operates as follows.
Пластовая жидкость с механическими примесями поступает в кольцевой канал 11 через входной канал (каналы) 12. Входной канал 12 направляет поток пластовой жидкости по радиусу и/или спирали. За счет центробежной силы происходит сепарация механических (абразивных) частиц, которые собираются на периферии кольцевого канала 11, и пузырьков свободного газа, которые собираются и укрупняются в центре. За счет предварительной закрутки происходит предварительная сепарация твердых и газообразных частиц.Reservoir fluid with mechanical impurities enters the annular channel 11 through the input channel(s) 12. Input channel 12 directs the flow of formation fluid along a radius and/or a spiral. Due to the centrifugal force, separation occurs of mechanical (abrasive) particles, which are collected at the periphery of the annular channel 11, and free gas bubbles, which are collected and enlarged in the center. Due to preliminary swirling, preliminary separation of solid and gaseous particles occurs.
Если на входе в полый шнек 14 в лопасти изготовлен вырез 23 с дугообразной образующей, при течении пластовой жидкости происходит образование торообразного цилиндрического вихря с малым радиусом, образуются слои с повышенной концентрацией механических примесей на периферии и свободного газа в центре. В основном потоке затем осуществляется сепарация слоев. Слои, насыщенные свободным газом, перемещаются в центр, механическими примесями на периферию спирального канала.If at the entrance to the hollow auger 14 a cutout 23 with an arc-shaped generatrix is made in the blade, during the flow of formation fluid a torus-shaped cylindrical vortex with a small radius is formed, layers with an increased concentration of mechanical impurities at the periphery and free gas in the center are formed. The layers are then separated in the main flow. Layers saturated with free gas move to the center, and mechanical impurities to the periphery of the spiral channel.
На выходе из полого шнека 14 в вихревой камере 16 происходит окончание сепарации. Твердые частицы за счет центробежных сил собираются у периферии вихревой камеры 16. Твердые частицы смещаются вниз к конусообразной части камеры 17 и далее оседают в отстойнике 18. Очищенная от механических примесей газожидкостная смесь поступает в полый цилиндрический патрубок 10 и далее движется вверх. Пройдя через отводящий шнек 19, поток получает дополнительное вращение, при этом происходит укрупнение пузырьков газовой фазы. Газожидкостная смесь с крупными пузырьками газа на входе в лопастной насос 2 движется сверху вниз, проходя через гравитационный сепаратор 22, установленный перед входными отверстиями насоса 3. При этом укрупненные в сепараторе пузырьки газа движутся вверх мимо насоса.At the exit from the hollow screw 14 in the vortex chamber 16, separation ends. Due to centrifugal forces, solid particles are collected at the periphery of the vortex chamber 16. The solid particles are displaced down to the cone-shaped part of the chamber 17 and then settle in the settling tank 18. The gas-liquid mixture, cleared of mechanical impurities, enters the hollow cylindrical pipe 10 and then moves upward. Having passed through the outlet screw 19, the flow receives additional rotation, and the gas phase bubbles become larger. The gas-liquid mixture with large gas bubbles at the inlet to the vane pump 2 moves from top to bottom, passing through a gravity separator 22 installed in front of the inlet holes of the pump 3. At the same time, the gas bubbles enlarged in the separator move upward past the pump.
Claims (10)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2810912C1 true RU2810912C1 (en) | 2023-12-29 |
Family
ID=
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4148735A (en) * | 1978-08-03 | 1979-04-10 | Laval Claude C | Separator for use in boreholes of limited diameter |
| SU1308754A1 (en) * | 1985-12-30 | 1987-05-07 | Центральная Научно-Исследовательская Лаборатория Производственного Объединения "Нижневартовскнефтегаз" | Deep-well separator for installing a submersible electric centrifugal pump |
| CN200955384Y (en) * | 2006-09-23 | 2007-10-03 | 中国石化股份胜利油田分公司海洋采油厂 | Oil and gas separators for electric submersible pumps |
| RU102057U1 (en) * | 2010-09-09 | 2011-02-10 | Закрытое Акционерное Общество "Новомет-Пермь" | GRAVITATIONAL SEPARATOR FOR CLEANING WELL LIQUID |
| RU114720U1 (en) * | 2011-08-25 | 2012-04-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Центр образования, науки и культуры имени И.М. Губкина" (ООО "ЦОНиК им. И.М. Губкина") | Borehole Fluid Cleaning Device |
| RU2467166C1 (en) * | 2011-05-31 | 2012-11-20 | Максим Николаевич Шурыгин | Borehole separator and method of fluid separation hereby |
| RU2529978C1 (en) * | 2013-07-18 | 2014-10-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Центр образования, науки и культуры имени И.М. Губкина" (ООО "ЦОНиК им. И.М. Губкина") | Downhole gas-sand separator |
| RU203404U1 (en) * | 2020-11-23 | 2021-04-02 | Общество с ограниченной ответственностью «АЛНАС» | Submersible plant with a vane pump and a gas separator for the production of formation fluid with a high content of gas and mechanical impurities |
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4148735A (en) * | 1978-08-03 | 1979-04-10 | Laval Claude C | Separator for use in boreholes of limited diameter |
| SU1308754A1 (en) * | 1985-12-30 | 1987-05-07 | Центральная Научно-Исследовательская Лаборатория Производственного Объединения "Нижневартовскнефтегаз" | Deep-well separator for installing a submersible electric centrifugal pump |
| CN200955384Y (en) * | 2006-09-23 | 2007-10-03 | 中国石化股份胜利油田分公司海洋采油厂 | Oil and gas separators for electric submersible pumps |
| RU102057U1 (en) * | 2010-09-09 | 2011-02-10 | Закрытое Акционерное Общество "Новомет-Пермь" | GRAVITATIONAL SEPARATOR FOR CLEANING WELL LIQUID |
| RU2467166C1 (en) * | 2011-05-31 | 2012-11-20 | Максим Николаевич Шурыгин | Borehole separator and method of fluid separation hereby |
| RU114720U1 (en) * | 2011-08-25 | 2012-04-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Центр образования, науки и культуры имени И.М. Губкина" (ООО "ЦОНиК им. И.М. Губкина") | Borehole Fluid Cleaning Device |
| RU2529978C1 (en) * | 2013-07-18 | 2014-10-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Центр образования, науки и культуры имени И.М. Губкина" (ООО "ЦОНиК им. И.М. Губкина") | Downhole gas-sand separator |
| RU203404U1 (en) * | 2020-11-23 | 2021-04-02 | Общество с ограниченной ответственностью «АЛНАС» | Submersible plant with a vane pump and a gas separator for the production of formation fluid with a high content of gas and mechanical impurities |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2639428C (en) | Gas separator within esp shroud | |
| US6171074B1 (en) | Single-shaft compression-pumping device associated with a separator | |
| RU2409767C2 (en) | Procedure for double-phase well fluid pumping out and device for its implementation (versions) | |
| CN105308259B (en) | Wear-resisting gas separator | |
| EP0437070B1 (en) | Gas separator for submersible pumps | |
| CA2557098C (en) | Two phase flow conditioner for pumping gassy well fluid | |
| US9388679B2 (en) | Downhole gas and liquid separation | |
| RU2442023C1 (en) | Fluid pumping-out methods by using electric-centrifugal pump equipment and electric-centrifugal pump gas seperator equipment | |
| RU2547854C1 (en) | Downhole swirler separator (versions) | |
| RU2810912C1 (en) | Method of operation of installing a vane pump with a downhole separator of mechanical impurities and a gas phase enlarger (options) and submersible installation of a vane pump for its implementation (options) | |
| RU218123U1 (en) | Submersible installation of a vane pump with a downhole separator of mechanical impurities - a gas phase enlarger | |
| RU2503808C2 (en) | Gas separator of down-hole submerged pump | |
| CA2775841C (en) | Downhole gas and liquid separation | |
| CN110242272B (en) | Separation device for extracting reinjection water from high-water-content oil well production liquid | |
| RU2148708C1 (en) | Device for cleaning of fluid in well | |
| RU173966U1 (en) | VORTEX GAS SEPARATOR | |
| RU2827420C1 (en) | Method of producing formation fluid with high content of gas and abrasive particles and submersible installation with multi-vortex gas separator for its implementation | |
| RU2186252C1 (en) | Submersible electric pump solid particles and gas separator | |
| RU186850U1 (en) | GAS SEPARATOR | |
| RU2774343C1 (en) | Method for producing reservoir fluid containing gas and abrasive particles and a submersible unit with a pump and a gas separator for its implementation | |
| RU2559277C1 (en) | Mechanical impurities separator for fluid | |
| RU2241858C1 (en) | Submersible pumping system | |
| RU208344U1 (en) | Downhole gas separator of submersible installation with vane pump and electric motor | |
| RU2777436C1 (en) | Centrifugal gas separator | |
| RU2404839C1 (en) | Water treatment device |