В чем заключается принцип действия газосепаратора уэцн

Газосепаратор УЭЦН Назначение, конструкция и принцип действия

Давление насыщения, газовый фактор и объемный коэффициент нефти.

БИЛЕТ №14

Нефть— это ценнейшее горючее полезное ископаемое представляющее собой маслянистую

жидкость, преимущественно тёмного цвета со специфическим запахом.

В небольших количествах содержится кислород, калий, кальций и т.д., практически там

присутствует вся таблица Менделеева

Важнейшими физическими свойствами нефти является:

1) вязкость,— которая влияет на движение нефти в пластовых условиях и при транспортировке по трубопроводам.

Плотность нефти колеблется в пределах 0,76, 0, 86, и до 1. отношение объёма нефти в пластовых условиях к объёму этой же нефти после её дегазации, то есть при нормальных условиях носит название объёмного коэффициентанефти.

Объёмный коэффициент пластовой нефти показывает, какой объём в пластовых условиях занимает один кубометр дегазированной нефти (1м ).

Газовый фактор— количество выделившегося газа из 1м или 1т нефти.

Давление насыщения— то давление, при котором начинают появляться первые пузырьки газа,

Наличие серы, сероводорода которые предают газу токсичность. Давление в пласте возникает в

результате действия на жидкость и газ, заключённых в нём целого ряда сил, основной из которых

во многих случаях является напор воды, поступающий в пласт из каких либо источником.

Повышение или понижение пластового давления может быть обусловлено целым рядом других

1) силой тяжести выше лежащих горизонтов (горное давление).

2) тектоническими силами.

3) температурное изменение («t» приводит к изменению объёма).

4) химические процессы, т.е. может происходить цементация пласта и снижение пористости. Физические свойства газа.

Газовый сепаратор предназначен для сепарации свободного газа на приёме насоса. Погружение насоса под динамический уровень определяется содержанием свободного газа на приёме насоса: до 25% без газосепаратора, 25-55% с газосепаратором.

2.4. ГАЗОСЕПАРАТОРЫи ДИСПЕРГАТОРЫ.

уменьшая подачу, а с другой стороны, препятствует нормальному закручиванию потока на выходе из рабочего колеса, что приводит к снижению напора колеса. Вихревые области по мере накопления содержащегося в них газа увеличиваются и занимают все большую и большую часть канала. Когда такой «мешок» распространяется на всю ширину канала, образуется газовая пробка ипроисходит прекращение подачи насоса («срыв подачи»). допустимая величина газосодержания на входе в насос колеблется (в зависимости от типоразмера насоса) в пределах 5-25% от объема добываемой продукции.

Для обеспечения стабильной работы погружного насоса при откачке высокогазированной жидкости применяются газосепараторы или диспергаторы, которые устанавливаются в ЭЦН вместо входного модуля.

ГАЗОСЕПАРАТОР предназначен для уменьшения количества свободного газа в пластовой жидкости, откачиваемой погружными электроцентробежными насосами. Газосепаратор состоит из корпуса в виде трубы, головки, основания и вала, с расположенными на нем деталями. В головке размещены две группы перекрестных каналов для газа и жидкости. В основании находится полость с каналами для приема газожидкостной смеси, закрытая приемной сеткой, а также осевая опора вала. Некоторые газосепараторы выпускают без осевой опоры вала. В этом случае вал газосепаратора опирается на вал гидрозащиты. На валу, который вращается в подшипниках, размещены: шнек, выпрямитель потока и сепараторы.

Принцип работы газосепаратора.

ДИСПЕРГАТОР предназначен для измельчения пузырьков свободного газа в пластовой жидкости, подготовки однородной суспензии и подачи ее на вход погружного центробежного насоса. Диспергаторы применяются в скважинах с повышенной обводненностью, для использования полезной работы газа в НКТ.

Диспергатор состоит из трубного корпуса, головки, основания с приемной сеткой, аппаратов-рассекателей и вала с расположенными на нем деталями. В головке размещаются лопаточный рассекатель и разделитель, имеющий четыре канала. В основании находится полость с каналами для приёма газожидкостной смеси, которая закрытая приемной сеткой. На валу размещены шнек и колеса. Диспергаторы выпускаются с осевой опорой вала и без осевой опоры вала, с передачей осевых усилий на пяту протектора гидрозащиты.

При работе диспергатора поступающая через приёмную сетку газожидкостная смесь подаётся шнеком в диспергирующее устройство (несколько колес, вращающихся внутри аппаратов-рассекателей), в котором повышается степень однородности и измельченности газовых включений и осуществляется превращение её в однородную суспензию, которая с помощью лопаточного рассекателя по каналам разделителя направляется в нижнюю секцию насоса В скважинах с особо-высоким газовым фактором, где применение ни газосепаратора, ни диспергатора не обеспечивает стабильной работы ЭЦН, применяется газосепаратор-дйспергатор.

Газосепаратор-диспергатор одновременно работает как газосепаратор, разделяя газожидкостную

смесь на две фазы: газовую и жидкостную, и удаляя часть газа в затрубье, а с оставшейся газожидкостной смесью как диспергатор, перерабатывая ее в однородную суспензию и подавая на вход насоса.

Источник

Принцип действия и конструкции газосепараторов

Принцип действия и конструкции газосепараторов. Принцип действия и конструкции диспергаторов

Влияние газа на работу УЭЦН и методы борьбы с ним

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.

Погружной центробежный насос достаточно чувствителен к наличию в откачиваемой жидкости свободного газа. В зависимости от количества свободного газа фактические характеристики насоса деформируются, а при определенном газосодержании насос прекращает подавать жидкость (срыв подачи).

Одни из методов борьбы с газом в скважинах, эксплуатируемых УЭЦН:

1) применение сепараторов различных конструкций;

2) монтаж на приеме насоса диспергирующих устройств.

Применение сепараторов. 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. 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.

Газосепараторы предназначены для обеспечения стабильной работы погружного насоса при откачке высокогазированной жидкости.

Все виды применяемого оборудования находятся на входе в первую рабочую ступень насоса, т.е. жидкость до входа в насос проходит через дополнительное устройство.

Принцип действия и конструкции газосепараторов

Мировыми производителями выпускается три типа газосепараторов:

Применение центробежныхгазосепараторов 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.

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;

2. обеспечение минимального диаметрального размера устройства, соответствующего диаметральным размерам насоса определенной габаритной группы;

3. обеспечение необходимой подачи жидкости через рабочие органы устройства для обеспечения устойчивой работы насоса;

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.

Долгое время применялись сепараторы типа 1МНГ5 (рис. 1).

Газосепаратор 1МНГ5 обеспечивал работу насоса при газосодержании до 50 %. 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.

Рис. 1. Газосепаратор типа 1МНГ5

Учеными ГАНГ им. И.М. Губкина был предложен новый тип сепарации, на основе которого была разработана конструкция модуля насосного газосепаратора МН-ГСЛ5 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. Новый сепаратор позволяет стабильно работать насосу до 80% содержания газа..

Газосепаратор работает следующим образом: газожидкостная смесь (ГЖС) попадает 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.

Все типы отечественных газосепараторов снабжены защитной гильзой, предохраняющей корпус газосепаратора от гидроабразивного износа. Благодаря этому повышается ресурс работы оборудования, уменьшается вероятность аварии.

Для откачивания из скважин нефтяной продукции, представляющей собой ГЖС, установками погружных центробежных насосов фирма REDА предлагает центробежный газосепаратордля случаев с большим газосодержанием (60%). По данным фирмы, центробежный газосепаратор удаляет из ГЖС до 90% свободного газа.

Несмотря на широкое применение газосепараторов, необходимо отметить и их недостатки:

1. Возможность блокирования скважины газовыми пробками из-за нестабильного поступления газа из скважины.

2. Применение газосепаратора может привести к частичному фонтанированию скважины по затрубному пространству, что, в свою очередь, может привести к его перекрытию из-за отложений парафина и к прекращению функционирования сепаратора.

3. При применении сепаратора практически не используется полезная работа газа при подъеме пластовой жидкости в НКТ, так как большей частью газ направляется в затрубное пространство.

4. Наблюдаются колебания потребляемой насосом с газосепаратором мощности при откачивании ГЖС.

5. Как показывает промысловая практика установок ЭЦН с газосепараторами, газосепаратор в силу характерных конструктивных признаков может явиться причиной не только отказа, но и «полета» установки.

Источник

Нефть, Газ и Энергетика

Блог о добычи нефти и газа, разработка и переработка и подготовка нефти и газа, тексты, статьи и литература, все посвящено углеводородам

Работа газосепараторов. Функции газосепараторов и их назначение.

Основные и вспомогательные функции газосепараторов, их назначение для оптимизации работы технологических узлов системы сбора и подготовки нефти. Основные элементы конструкции вертикальных и горизонтальных сепараторов. Работа газосепаратора.

Процесс отделения газа от нефти называется сепарацией. Аппарат, в котором происходит отделение газа от продукции нефтяных скважин, называют газосепаратором.

В современных системах сбора нефти и газа газосепараторами оснащаются все блочные автоматизированные групповые замерные установки (за исключением установок, оснащенных массовыми расходомерами), дожимные насосные станции и центральные пункты сбора и подготовки нефти, газа и воды. На блочных автоматизированных замерных установках отделение газа от нефти осуществляется только с целью раздельного измерения дебита скважин по жидкости и газу. После измерения нефть и газ снова смешиваются и подаются в общий нефтегазовый коллектор. Часто отвод свободного газа от нефти осуществляется в нескольких местах. Каждый пункт вывода отсепарированного газа называется ступенью сепарации газа.

Сепараторы бывают вертикальные, горизонтальные и гидро­ циклонные.

Вертикальный сепаратор представляет собой вертикально ус­ тановленный цилиндрический корпус с полусферическими днищами, снабженный патрубками для ввода газожидкостной смеси и вывода жидкой и газовой фаз, предохранительной и регулирующей армату­ рой, а также специальными устройствами, обеспечивающими разделение жидкости и газа.

Вертикальный сепаратор работает следующим образом (рис. ). Газонефтяная смесь под давлением поступает в сепаратор по патрубку 1 в раздаточный коллектор 2 со щелевым выходом. Регуля­ тором давления 3 в сепараторе поддерживается определенное давление, которое меньше начального давления газожидкостной сме­ си. За счет уменьшения давления из смеси в сепараторе выделяется растворенный газ. Поскольку этот процесс не является мгновенным, время пребывания смеси в сепараторе стремятся увеличить за счет установки наклонных полок 6, по которым она стекает в нижнюю часть аппарата. Выделяющийся газ поднимается вверх. Здесь он проходит через жалюзийный каплеуловитель 4, служащий для отделения ка­ пель нефти, и далее направляется в газопровод. Уловленная нефть по дренажной трубе 12 стекает вниз.

Контроль за уровнем нефти в нижней части сепаратора осу­ ществляется с помощью регулятора уровня 8 и уровне мерного стекла 11. Шлам (песок, окалина и т.п.) из аппарата удаляется по трубопро­ воду 9.

Достоинствами вертикальных сепараторов являются относи­ тельная простота регулирования уровня жидкости, а также очистки от отложений парафина и механических примесей. Они занимают относительно небольшую площадь, что особенно важно в условиях морских промыслов, где промысловое оборудование монтируется на платформах или эстакадах. \

Однако вертикальные сепараторы имеют и существенные недостатки: меньшую производительность по срав­ нению с горизонтальными при одном и том же диаметре аппарата; меньшую эффективность сепарации.

Источник

Нефть, Газ и Энергетика

Блог о добычи нефти и газа, разработка и переработка и подготовка нефти и газа, тексты, статьи и литература, все посвящено углеводородам

Газосепараторы

Сепарация проходит под действием различных сил: гравитации (тяжести), центробежных, инерционных; при ударах и прилипа­нии частиц к твердым поверхностям; при прохождении потока че­рез отбойники, сетки, фильтры.

В зависимости от основной действующей силы сепараторы под­разделяются на гравитационные, центробежные, инерционные, с насадками и фильтроэлементами.

Как правило, в одном сепараторе стремятся использовать дей­ствие нескольких сил, т. е. конструируют многофункциональные аппараты (рис.32).

Сепараторы оснащены трубопроводной арматурой (задвижки, вентили, регулирующие и предохранительные клапаны и т. д.), контрольно-измерительными приборами и средствами автоматиза­ции.

Основные элементы конструкции газосепараторов: входной па­трубок

1, осадительная камера 2, отбойная секция 3, сборник жид­кости и твердых частиц 6, выходные патрубки 4, 8.

Входной патрубок 1 предназначен для ввода потока про­дукции скважины в аппарат. Конструируют его таким образом, чтобы уже при входе потока в аппарат начинался процесс сепара­ции. Для этого используют тангенциальный ввод и завихрители потока.

Тангенциальный ввод направляет поток по образующей поверхности цилиндрического корпуса сепаратора. При таком вво­де создается вращательное движение газа и на частицы начина­ют действовать центробежные и инерционные силы. Твердые ча­стицы и жидкость отбрасываются к стенкам аппарата, прижима­ются и прилипают к ним и стекают вниз в сборник жидкости.

Завихрители потока (вихревые насадки) при помощи не­подвижных или вращающихся направляющих лопаток и поверх­ностей придают газу вращательное, вихревое движение, в зоне которого возникают значительные центробежные и инерционные силы, сепарирующие газ.

Осадительная камера 2 предназначена для гравитаци­онного отделения твердых и жидких частиц от потока газа.

На частичку, движущуюся в осадительной камере, действуют две противоположно направленные силы: тяжести G и уноса по­током газа F. При равенстве этих сил частица находится во взве­шенном состоянии (как бы в невесомости), такое состояние назы-

Рис. 31. Сепараторы гравитационные вертикальные

вают «витанием» частиц. Для осаждения частицы на днище сепа­ратора в сборник жидкости необходимо, чтобы OF.

Теоретически можно определить скорость газа в осадительной камере, при которой сепарируются частицы заданного диаметра. В промысловой практике принята скорость газа 0, 1 м/с, при ко­торой осаждаются частички размером от 0, 3 мм и более.

Для осаждения более мелких частиц необходимо значительно умень­шить скорость газа, и, следовательно, пропускную способность газосепаратора. При этом увеличится потребное число сепараторов, установленных на промысле, что экономически, да и технологиче­ски нецелесообразно.

предназначена для отделения от газа чрезвычайно мелких частиц диаметром до 20—80 мкм и тумано-

Рис. 32. Схема газосепаратора.

I — жалюзи; II — сетчатый отбойник; III — фильтроэлемент;

1 — входной патрубок; 2 —

осадительная камера; 3 — отбойная секция; 4, 8—выходные патрубки; 5—корпус; 6 — сборник жид­кости; 7—обогрев; Г—газ; Ж— жидкость (конденсат, вода. ингибиторы); Т — твердые частицы (механические примеси);

частица; G — сила тяжести; F — сила уноса частицы пото­ком газа

образной взвеси. Основные элементы отбойной секции—жалюзи, сеточные насадки и фильтроэлементы.

Жалюзи—это набор пластин различной конфигурации I. Жалюзи изготовляют из нержавеющей стали, обычно в гофриро­ванном виде. В криволинейных каналах жалюзийной секции мно­гократно изменяется направление движения газа.

Капли жидкости и твердые частицы под действием сил инерции и молекулярного трения осаждаются на поверхности жалюзи и образуют тонкую, стекающую вниз пленку. Скорость газа долж­на быть такой, чтобы потоком газа не срывалась пленка, стекащая с поверхности жалюзи.

Эту скорость рассчитывают или уста­навливают экспериментально. От нее зависит пропускная способ­ность жалюзийных насадок и всего сепаратора.

Сетчатые отбойники // изготовляют из сетчатого рукава обыч­но диаметром 90 мм (ТУ-138-58), изготовленного из проволоки

Рис.. 33. Газосепаратор центробежный регулируемый.

1—входной патрубок; 2 — центробежный регулятор; 3 — выход газа; 4 — дренаж воды; 5—дренаж конденсата; 6—змеевиковый подогреватель.

(легированная сталь) диаметром 0, 2—0, 3 мм с ячейками 4—ι 5 мм, поверхность 1 м3 сетки достигает 380 м2. Твердые и жидкие частицы задерживаются в ячейках сетки, на поверхности проволо­ки.

изготовляют из фильтрующих ма­териалов (фторопластов, пластмассы, металлокерамики и кера­мики). Газ свободно проходит через поры фильтра, а жидкость и твердые частицы размером больше пор задерживаются, а мень­шего размера удерживаются на поверхности пор молекулярными силами.

Фильтроэлементы в виде фторопластовых фильтропакетов спо­собны отделить от газа частицы размером от 40 до 5 мкм и даже до 1 мкм. Фторопластовые фильтры имеют небольшое гидравличе­ское сопротивление, эластичны, с гладкой цилиндрической поверх­ностью, при необходимости многократно и эффективно регенери­руются. Поэтому используются преимущественно эти фильтры.

Механические отбойники от­носятся к насадкам отбойной сек­ции простейшего типа. Конструк­тивно выполнены в виде метал­лических конусов, козырьков, пластин. Несмотря на простоту конструкции повышают эффек­тивность сепарации.

Используют­ся в основном инерционные си­лы, газ изменяет направление движения, а частицы, продолжая двигаться по инерции, ударяются о поверхность отбойников и оста­ются в сепараторе, не уносятся потоком газа.

Сборник жидкости и тверды χ частиц 6 располо­жен в нижней части газосепара­тора. С поверхности жидкость не должна срываться и уноситься вверх потоком газа.

Для этого уровень поддерживается значи­тельно ниже входного патрубка, иногда отделяется перегородка­ми. Сборники выполняются также в виде отдельной емкости, соеди­ненной с корпусом патрубком, че­рез которую жидкость поступа­ет в сборник.

Выходные патрубки для газа сверху 4, а для конденсата снизу 8 обеспечивают выход про­дукции скважины после сепара­ции. Они должны быть достаточ­ными по размерам для непрерыв­ного опорожнения газосепаратора и иметь небольшие гидравличе­ские сопротивления. Для газа выходной патрубок имеет диаметр не меньше входного, а часто больше, для конденсата может иметь диаметр и меньше входного.

Рис. 34. Газосепаратор низкотемпера­турный с сетчатым отбойником. 1 — входной патрубок; 2— отбойная сек­ция; 3 — выход газа: 4—смотровой люк;

отводы к регу­лятору уровня; 7—выход жидкости; 8— змеевиковый подогреватель

В зависимости от формы и расположения корпуса различают газосепараторы: цилиндрические и шаровые, вертикальные и го­ризонтальные. Основные размеры газосепараторов: высота от 2 до 12 м, диаметры от 100 до 2500 см, масса от 3—4 до 40—60 т. Пропускная способность газосепараторов, установленных на действующих промыслах, изменяется от 50 тыс. м3/сут до 5 млн. м3/сут, а самый мощный газосепаратор на Крестищенском промыс­ле имеет пропускную способность 20 млн. м3/сут.

Газосепараторы первичные воспринимают основную нагрузку по первичной сепарации продукции скважины в любом технологическом процессе подготовки газа. Сепаратор центробеж­ный, регулируемый (рис. 33).

Разработаны сепараторы двух моди­фикаций: со сборником жидкости и совмещенного с разделитель­ной емкостью пропускной способностью 1, 3 и 5 млн. м3/сут. Эф­фективность сепарации достигает 98%.

Газосепаратор низкотемпературный представ­ляет собой вертикальный сосуд, в котором в качестве основного сепарационного элемента предусмотрен сетчатый отбойник, выпол­ненный из вязаной рукавной сетки (рис. 34). Эффективность сепа­рации достигает 99, 5%.

Принцип работы УЭЦН газосепаратор фильм

Источник