header
ecnblog
ecncentr

Газосепараторы и диспергаторы УЭЦН

ecnsite

Газосепараторы и диспергаторы ЭЦН для добычи нефти

   Наиболее часто газосепараторы для ЭЦН выполняются по центробежной схеме. Газосепараторы представляют собой отдельные насосные модули, монтируемые перед пакетом ступеней нижней секции насоса посредством фланцевых соединений. Валы секций или модулей соединяются  шлицевыми муфтами.
   Одним из первых устройств запатентованных в нашей стране, был газосепаратор известного российского ученого П.Д. Ляпкова. Принцип действия данного газосепаратора заключается в том, что ротор, вращаясь с валом насоса, создает интенсивное вращательное движение смеси в сепараторе, благодаря чему происходит разделение смеси на жидкость и газ. Газ под действием возникающего при вращении смеси градиента давления выжимается из вращающегося кольца смеси в сторону наименьшего давления, т.е. к центру, а жидкость под действием центробежных сил отбрасывается к периферии внутренней камеры газосепаратора.
   Более  20  лет  назад  запущен  в  серийное  производство  отечественный  сепаратор  1МНГ5  к  ЭЦН  5  группы.  Они  успешно  работали  в  широком  диапазоне  изменения  условий  эксплуатации.  Однако  сепаратор  имел  сложную  конструкцию,  большую  массу,  был  подвержен  абразивному  износу  и обрыву  по  корпусу  сепаратора.  Кроме  того,  в  условиях  высоких  газосодержаний  на  многих  режимах  наблюдалось  существенное  влияние  газа  на  работу  ЭЦН,  оборудованных  1МНГ5.
   Поэтому  возникла  необходимость  создания  нового  типа  сепаратора.  Учеными  ГАНГ  им.  И.М.  Губкина  был  предложен  новый  тип  сепарации,  на  основе  которого  специалисты  АО  "Лебедянский  машиностроительный  завод"  разработали  конструкцию  модуля  насосного  газосепаратора  МН-ГСЛ5 (рис.23)  к  погружным  насосам  группы  5.  Масса  нового сепаратора оказалась примерно  в  2  раза  меньше, чем у  1МНГ5, в частности - за счет упрощения  конструкции.  Кроме  того,  в  МН-ГСЛ5  предусмотрена  защита  внутренней  поверхности  корпуса  от  абразивного  износа  воздействия. Новый газосепаратор позволяет  стабильно работать насосу до 80 % содержания газа. С  целью  сравнения  сепараторов  по  эффективности  газоотделения  были  проведены  специальные  стендовые  испытания.
Схема газосепаратор типа МН(К)-ГСЛ в разрезе
Рис. 23.  Схема газосепаратор типа МН(К)-ГСЛ.
    Все типы отечественных газосепараторов снабжены защитной гильзой, предохраняющей корпус газосепаратора от гидроабразивного износа. Благодаря этому повышается ресурс работы оборудования, уменьшается вероятность аварий. Газосепараторы 1 МНГБ5 и 1 МНГБ52 не имеют осевой опоры вала, что упрощает их конструкцию и снижает стоимость ЗИП. Модель 1 МНГБ52 предназначена для использования на скважинах с повышенным газовым фактором. Газосепаратор имеет сдвоенную конструкцию, что позволяет уменьшить общую длину насосной установки по сравнению с установкой, укомплектованной двумя газосепараторами.
   Модули насосные - диспергаторы МНДБ5 (производства ОАО "Борец") предназначены для измельчения газовых влючений в пластовой жидкости, подготовки однородной газожидкостной смеси и подачи ее на вход насоса. Диспергаторы МНДБ5 устанавливаются на входе насоса вместо входного модуля. Максимальное допустимое содержание свободного газа на входе в диспергатор при максимальной подаче - 55% по объему. При прохождении потока газожидкостной смеси через диспергатор повышается ее однородность и степень измельченности газовых включений, благодаря чему улучшается работа центробежного насоса: уменьшается его вибрация и пульсация потока в насосно-компрессорных трубах, обеспечивается работа с заданным КПД. За насосом в насосно-компрессорной трубе из перекачиваемой жидкости выделяется свободный газ, который, расширяясь, совершает дополнительную работу по подъему жидкости из скважины. В целом, применение диспергатора способствует улучшению условий работы насоса, повышению стабильности его характеристик и увеличению экономичности всей установки погружного центробежного насоса. Максимальное допустимое содержание свободного газа на входе в газосепаратор-диспергатор при максимальной подаче - 68% по объему.
   Одним из основных факторов, влияющих на работу УЭЦН, является газовый фактор. Газовый фактор имеет большое значение при выборе способа эксплуатации и проектировании оптимального режима работы системы пласт-скважина. Наличие газа в водонефтяной смеси также изменяет свойства последней и поведение рабочей характеристики насоса. Значение оптимального газосодержания дополнительно будет зависеть от свойств нефти и содержания воды в смеси.
   Допустимые значения газосодержания на входе в насос, по техническим условиям эксплуатации установок составляют 25%, однако, на самом деле эта величина колеблется (в зависимости от типоразмера насоса) в пределах 5-25%  от объема добываемой продукции.
   Известны следующие методы борьбы с газом в скважинах, эксплуатируемых УЭЦН:
-спуск насоса в зону, где давление на приеме обеспечивает оптимальную подачу насоса и устойчивую ее работу;
-применение сепараторов различных конструкций;
-монтаж на приеме насоса диспергирующих устройств;
-принудительный сброс газа в затрубное пространство;
-применение комбинированных, так называемых "ступенчатых", насосов.
   Газосепараторы электроприводных центробежных насосов ЭЦН на приеме насоса позволяют эксплуатировать УЭЦН при объемном расходном газосодержании примерно равном 0,8. Использование диспергаторов позволяет увеличить допускаемое значение объемного расходного газосодержания на приеме то 0,10 до 0,25 за счет образования тонкодисперсной структуры газожидкостной смеси.
   Создание на приеме насоса давления, равного давлению насыщения нефти газом или близкого к нему. Этот метод широко распространен, так как прост технологически и организационно, но является неэкономичным, поскольку для его осуществления требуется спуск насоса на большие глубины, соизмеримые с глубиной скважины. Последнее связано с затратами на насосно-компрессорные трубы, кабель, электроэнергию и спуско-подъемные операции, а иногда и невыполнимо по техническим причинам.
   Применение сепараторов ЭЦН. Метод предусматривает установку на приеме насоса специальных устройств, разделяющих жидкость и газ, и выброс последнего в затрубное пространство. В различных нефтедобывающих районах прошло промышленное апробирование как отечественного, так и импортного оборудования. По данным эксплуатации была зафиксирована удовлетворительная работа ЭЦН в течение длительного времени при объемном расходном газосодержании равном 0,5.
   Использование диспергаторов ЭЦН. Применение диспергаторов позволяет увеличить допускаемое значение объемного газосодержания на приеме от 0,10 до 0,25 за счет образования тонкодисперсной структуры тонкодисперсной среды. Диспергаторы устанавливаются как вне, так и внутри насоса взамен нескольких рабочих ступеней. Диспергаторы эффективны в обводненных скважинах, образующих вязкую эмульсию, так как способствуют разрушению ее структуры. Диспергатор является сильным турбулизатором потока и способствует эффективному выравниванию структуры газожидкостной смеси. Диспергаторы могут устанавливаться как вне, так и внутри насоса взамен нескольких рабочих ступеней. Принудительный сброс газа из затрубного пространства. В процессе эксплуатации скважины часть газа сепарирует из жидкости в области приема в затрубное пространство. Накапливаясь в нем, газ может оттеснить жидкость до приема насоса и, попадая в насос, снизить его подачу или вызвать аварийную работу в режиме сухого трения. Кроме того, газ создает противодавление на пласт, уменьшая приток жидкости.
   Известны способы сброса газа из затрубного пространства путем применения автоматически работающих устьевых или скважинных обратных клапанов или эжекторов, отсасывающих газ принудительно (например - система "тандем").
   Применение комбинированных насосов.  Вредное  влияние газа уменьшается, если на приеме серийного насоса некоторое число ступеней заменить ступенями большей  подачи. Обладая большим объемом каналов, эти ступени обеспечивают и большее поступление на прием газожидкостной смеси. При попадании в серийные ступени объем смеси уменьшается за счет сжатия и растворения газа в жидкости, чем и достигается оптимальная подача насоса.
   Стабильная работа УЭЦН осуществляется при содержании свободного газа на входе в насос (по техническим условиям) от 5% до 25% в зависимости от типоразмера насоса, при увеличении количества свободного газа происходит ухудшение работы  насоса. Газированная жидкость в некоторых случаях, если среда тонкодисперсная и наличие свободного газа не превышает допустимого, может положительно влиять на работу насоса т.к. происходит уменьшение плотности и вязкости откачиваемой смеси. Но, чаще всего, происходит частичное или полное запирание каналов рабочих колес в насосе при большом содержании газа, которое приводит к снижению подачи насоса, снижению наработки насоса на отказ. В некоторых случаях может происходить выход из строя погружного электродвигателя из-за плохого его охлаждение за счет отсутствия потока жидкости.
   Газосепараторы ЭЦН предназначены для обеспечения стабильной работы погружного насоса при откачке высокогазированной жидкости. Применение газосепараторов или диспергаторов позволяет: предотвратить кавитацию, запирание рабочих органов насоса, обеспечить необходимую производительность насоса, повысить коэффициент полезного действия КПД. Принцип работы диспергатора заключается в обеспечении необходимого диаметра пузырьков газа в откачиваемой газожидкостной смеси (ГЖС), путем их измельчения; газосепаратора - в удалении газовой фазы из откачиваемой смеси. Все виды применяемого оборудования находятся на входе в первую рабочую ступень насоса, т.е. жидкость до входа в насос проходит через дополнительное устройство.

Мировыми производителями выпускается три типа газосепараторов:
1) гравитационные газосепараторы,
2) вихревые газосепараторы,
3) центробежные газосепараторы.
Применение  центробежных  газосепараторов  является самым  надежным  средством  защиты  ЭЦН  от  вредного  влияния  свободного  газа.  От эффективности их работы во  многом  зависят  параметры  эксплуатации  и  наработка  на  отказ  погружного  насоса  в  скважине. Для отделения газа от жидкости в этих газосепараторах используется плавучесть газовых пузырьков под действием гравитационных или центробежных сил.
   Гравитационный газосепаратор имеет наименьший коэффициент сепарации, центробежный - наибольший, а вихревой газосепаратор по коэффициенту сепарации занимает промежуточное положение.
К устройствам предъявляются следующие требования:
1 - ликвидация вредного влияния свободного газа, содержание которого больше допускаемого по техническим условиям, что и приводит к срыву подачи насоса, которая обеспечивается за счет уменьшения диаметра пузырьков (для диспергаторов) или выброс газа в  затрубное пространство (для газосепараторов);
2 -  обеспечение минимального диаметрального размера устройства, соответствующего диаметральным размерам насоса определенной габаритной группы;
3 - необходимую подачу жидкости через рабочие органы устройства для обеспечения устойчивой работы насоса;
4 - обеспечение прохождения удлиненного, за счет применения устройства, погружного агрегата по всей глубине скважины, особенно -  в наклонно направленных скважинах.

Устройство и принцип действия газосепаратора и диспергатора

   Газосепаратор типа МН(К)-ГСЛ состоит из трубного корпуса 1 с головкой 2, основания 3 с приемной сеткой и вала 4 с расположенными на нем рабочими органами. В головке выполнены две группы перекрестных каналов 5,6 для газа и жидкости и установлена втулка радиального подшипника 7. В основании размещены закрытая сеткой полость с каналами 8 для приема газожидкостной смеси, подпятник 9 и втулка 10 радиального подшипника. На валу размещены пята 11, шнек 12, осевое рабочее колесо 13 с суперкавитирующим профилем лопастей, сепараторы 14 и втулки радиальных подшипников 15. В корпусе размещены направляющая решетка и гильзы.
   Газосепаратор работает следующим образом: ГЖС попадая через сетку и отверстия входного модуля на шнек и далее к рабочим органам газосепаратора. За счет приобретенного напора ГЖС поступает во вращающуюся камеру сепаратора, где под действием центробежных сил газ отделяется от жидкости. Далее жидкость с периферии камеры сепаратора поступает по каналам переводника на прием насоса, а газ через наклонные отверстия отводится в затрубное пространство. 
   Газосепараторы выпускают и другие российские производители: ОАО "Борец" и ОАО "Алнас". Предлагаются газосепараторы двух типов: модульные и  встроенные в нижнюю секцию насоса.
Добыча нефти УЭЦН OIL-ECN.RU  © 2013-2020 | Газосепараторы и диспергаторы ЭЦН для добычи нефти |
играть браузерные игры
сайт знакомств фотострана
Состав узлов УЭЦН  >  Центробежные насосы ЭЦН  > Осевые опоры ЭЦН  >  Параметры ЭЦН  >

Газосепараторы и диспергаторы ЭЦН  > Погружной элетродвигатель ПЭД  > Параметры ПЭД  > Гидрозащита ПЭД
буровая на море
спецтехника для ремонта и освоения скважин
куст нефтяных скважин с уэцн
ecnbloger1
ecnbloger2
ecnbloger3
                             Содержание

01. Состав узлов и параметры УЭЦН схема сборки
02. Конструкции скважинных центробежнх насосов ЭЦН
03. Осевые опоры центробежного насоса ЭЦН
04. Параметры центробежных насосов ЭЦН таблицы
05. Газосепараторы и диспергаторы ЭЦН
06. Устройство погружного электродвигателя ПЭД
07. Технические параметры ПЭД таблицы
08. Гидрозащиты погружных электродвигателей ПЭД
газосепаратор УЭЦН в разрезе