Принцип дії і конструкції газосепараторов
Світовими виробниками випускається три типи газо-сепараторів:
Застосування відцентрових газосепараторов є са-мим надійним засобом захисту ЕЦН від шкідливого впливу вільного газу. Від ефективності їх роботи багато в чому зави-сят параметри експлуатації та напрацювання на відмову насосу в свердловині.
Для відділення газу від рідини в цих газосепараторах використовується плавучість газових бульбашок під дією гравітаційних або відцентрових сил.
Гравітаційний газосепаратор має найменший коеф-фициент сепарації, відцентровий - найбільший, а вихровий займає проміжне положення.
До пристроїв пред'являються такі вимоги:
1. ліквідація шкідливого впливу вільного газу, утримуючи-ня якого більше допускається за технічними умо-виям, що і призводить до зриву подачі насоса;
2. забезпечення мінімального діаметрального розміру пристрою, відповідного діаметральним розмірами насоса певної габаритної групи;
3. забезпечення необхідної подачі рідини через робочі органи пристрої для забезпечення стійкої роботи насоса;
4. забезпечення проходження подовженого за рахунок застосований-ня пристрою, погружного агрегату по всій глибині сква-жіни, особливо - в похило-спрямованих свердловинах. Найбільш часто газосепаратори для ЕЦН виконуються
по відцентрової схемою. Газосепаратори представляють собою окремі насосні модулі, монтовані перед пакетом ступенів нижньої секції насоса за допомогою фланцевих соеди-нений. Вали секцій або модулів з'єднуються шліцеві муфтами.
Одним з перших пристроїв, запатентованих в нашій країні, був газосепаратор відомого українського вченого П. Д. Ляпкова. Принцип дії даного газосепаратора за-лягає у тому, що ротор, обертаючись з валом насоса, створює інтенсивне обертальний рух суміші в сепараторі, благо-даруючи чому відбувається поділ суміші на рідину і газ. Газ під дією виникає при обертанні суміші градієнта тиску вичавлюється з обертового кільця суміші в сторону найменшого тиску, тобто до центру, а рідина під дією відцентрових сил відкидається до периферії внутрішньої камери газосепаратора.
Довгий час застосовувалися сепаратори типу 1МНГ5 (рис. 6.15). Газосепаратор 1МНГ5 забезпечував роботу насоса при газосодержания до 50%. Вони успішно працювали в широкому діапазоні зміни умов експлуатації. Однак сепаратор мав складну конструкцію, велику масу, був схильний до абразивного зносу і обриву по корпусу сепаратора. Крім того, в умовах високих газосодержания на багатьох режимах спостерігалося істотне вплив газу на роботу ЕЦН, обо-нувати 1МНГ5.
Мал. 6.15. Газосепаратор типу 1МНГ5
1 - головка; 2 - підшипник; 3 - вал; 4 - сепаратор; 5 - направ-ляющий апарат; 6 - робоче колесо; 7 - корпус; 8 - шнек; 9 - підстава
Вченими ГАНГ ім. І.М. Губкіна був запропонований новий тип сепарації, на основі якого була розроблена конструкція модуля насосного газосепаратора МН-ГСЛ5 (рис. 6.16) до по-гружним насосів групи 5.Масса нового сепаратора виявилася приблизно в 2 рази менше, ніж у 1МНГ5, зокрема, за рахунок спрощення конструкції. Крім того, в МН-ГСЛ5 предусмо-трена захист внутрішньої поверхні корпусу від абразивного зносу. Новий сепаратор дозволяє стабільно працювати насосу до 80% змісту газу.
Газосепаратор типу МН-ГСЛ складається з трубного корпусу 1 з головкою 2, підстави 3 з приймальні сіткою і вала 4 з рас-покладеними на нього робочими органами. У голівці виконані дві групи перехресних каналів 5, 6 для газу і рідини і встановлена втулка радіального підшипника 7. У підставі розміщені закрита сіткою порожнину з каналами 8 для прийому газорідинної суміші, підп'ятник 9 і втулка 10 радіального підшипника. На валу розміщені п'ята 11, шнек 12, осьовий робоче колесо 13 з суперкавітірующім профілем лопатей, сепаратори 14 і втулки радіальних підшипників 15. в корпусі розміщені спрямовуюча решітка і гільзи.
Газосепаратор працює наступним чином: ГЖС потрапляє через сітку і отвори вхідного модуля на шнек і далі до робочих органів газосепаратора. За рахунок придбаного на-пора ГЖС надходить у обертову камеру сепаратора, де під дією відцентрових сил газ відділяється від рідини.
Мал. 6.17. Відцентровий сепаратор фірми REDA
Далі рідина з перифе-рії камери сепаратора по-ступає по каналах перев-дніка на прийом насоса, а газ через похилі отвори відводиться в затрубний про-странство.
Газосепаратори випу-скают і інші українські виробники: ВАТ "Бо-рец" і ВАТ "Алнас". Пред-лагаются газосепаратори двох типів: модульні і вбудовані в нижню сек-цію насоса.
Всі типи вітчизняних газосепараторов забезпечені захисною гільзою, переді-яке береже корпус газосепа-ратора від гідроабразивного зносу. Завдяки цьому підвищується ресурс роботи обладнання, зменшується ймовірність аварії.
За даними фірми, відцентровий газосепаратор видаляє з ГЖС до 90% вільного газу.
Незважаючи на широке застосування газосепараторов, необ-ходимо відзначити і їх недоліки:
2. Застосування газосепаратора може привести до частково-му фонтанування свердловини по затрубному простору, що, в свою чергу, може привести до його перекриття через відкладення парафіну і до припинення функціонування сепаратора.
3. При застосуванні сепаратора практично не вико-ється корисна робота газу при підйомі пластової рідини в НКТ, так як здебільшого газ прямує в затрубний простір.
4. Спостерігаються коливання споживаної насосом з газосе-паратором потужності при відкачуванні ГЖС. Ці коливання при наявності газової пробки можуть привести до частих зупинок щодо недовантаження, повторним запусків, що знижує надійність роботи всієї установки.
5. Як показує промислова практика установок ЕЦН з Газосепаратор, газосепаратор в силу характерних кон-структивно ознак (обертання откачиваемой рідини з містяться в них механічних домішок на відстані достатній-ний протяжності) або в силу недостатньої доопрацьована конструкції може стати причиною не тільки відмови, а й «польоту» установки.