Исследователи из Пермского политеха усовершенствовали сепаратор отделения нефти от газа и частиц породы для скважин с большим дебитом. Изменив форму устройства, они сделали его до пяти раз долговечнее.
Чтобы увеличить приток нефти в скважину, часто применяют гидроразрыв пласта. Дебит при этом увеличивается, но одновременно с ним может возрасти приток газа с частицами породы. Для отделения нефти от газа и твердых частиц используют газосепараторы, которые помещают в скважину ниже насоса. В них примеси породы отбрасываются центробежными силами к стенкам корпуса и могут повредить его, особенно в случае со скважинами с большим дебитом — за сутки их сепараторы пропускают через себя тонны абразивных частиц. Причем чем лучше отделение газа от нефти, тем сильнее эффект концентрации абразива у стенок оборудования.
В процессе расчетов ученые установили, что жидкость из скважины приобретает вращательное движение еще до попадания внутрь газосепаратора. Эффект переноса вращения вверх по потоку обусловлен трением частиц жидкости друг о друга, а создаваемые вращением центробежные силы перемещают абразивные частицы на периферию потока — к поверхности корпуса. Перед входом в газосепаратор концентрация абразивных частиц увеличивается. Вызвано это вихревым течением жидкости на входе в газосепаратор и конструкцией устройства. Получается парадоксальное явление: износ корпуса сепаратора происходит еще до входа жидкости внутрь него.
Для продления срока службы газосепаратора политехники усовершенствовали его конструкцию. Они, в том числе, предложили сделать вход в устройство в форме сужающегося конуса, а внутри конусного канала разместить лопасти, препятствующие закрутке жидкости до попадания в сепаратор.
Эксперименты показали, что скорость износа стенок корпуса в новой модели газосепаратора уменьшилась в 3–5 раз по сравнению с аналогами. Сейчас ученые заканчивают разработку конструкторской документации для запуска серийного производства устройств.