УСКОРИТЕЛЬ-ДИСПЕРГАТОР Российский патент 1997 года по МПК E21B43/00 B01F3/00 

Изобретение относится к добыче нефти и газа и может быть использовано в газлифте и при выносе жидкости с забоя газовых скважин.

Известны штуцерные диспергаторы, состоящие из набора шайб определенного диаметра, закрепленные в специальном корпусе и используемые для искусственного диспергирования газовой фазы [1]
Известны ускорители, установленные по длине колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) перпендикулярно их оси, представляющие собой перегородку с осевым каналом и предназначенные для непрерывного удаления жидкости с забоя газовой скважины [2] Наиболее близкой по технологической сущности к заявляемому изобретению является конструкция скважинного диспергирующего регулируемого устройства, выбранного в качестве прототипа, содержащего диспергирующий элемент, выполненный в виде двух рядов упругих пластин с установленными по их концам втулками, нижняя из которых жестко связана с корпусом, а верхняя расположена с возможностью осевого перемещения и подпружинена относительно корпуса [3]
Недостатком известных устройств является невозможность использования глубинных приборов для проведения исследования скважин.

Задачей заявляемого изобретения является повышение эффективности работы газожидкостного подъемника при сохранении возможности проведения исследовательских работ глубинными приборами.

Поставленная задача достигается тем, что в заявленном устройстве упругие элементы выполнены из нефте- и коррозионностойкого материала профилем, позволяющим им при прохождении глубинного прибора располагаться в зазоре между стенкой трубы и спускаемым прибором, и изогнуты в средней части к центру. Концы упругих элементов обвязаны втулками для избежания перехлеста проволокой или каротажным кабелем спускаемого прибора и имеют возможность перемещения вдоль оси симметрии устройства. Ускоритель-диспергатор устанавливается в НКТ. Сужение проходного сечения НКТ обеспечивается изогнутостью упругих элементов к оси симметрии. Проходное сечение сужающего устройства имеет форму замкнутой фигуры, близкой к форме окружности или многоугольника и изменяется под действием силы тяжести прибора, спускаемого в скважину при проведении исследовательских работ или под действием силы натяжения, развиваемой подъемным агрегатом, при его подъеме.

Сопоставительный анализ с прототипом показал, что заявляемое техническое устройство обладает следующими отличительными признаками:
1. Упругие элементы установлены со смещением их оснований на некоторый угол относительно друг друга;
2. В случае исполнения упругих элементов без смещения оснований последние подпружинены в средней части поперечными упругими элементами, работающими на сжатие основных упругих элементов к центру в плоскости перпендикулярной оси устройства;
3. Смещение оснований упругих элементов относительно друг друга выполняется как статическим, так и регулируемым при установке ускорителя-диспергатора, причем в последнем случае поворотом оснований достигается необходимый размер проходного сечения ускорителя;
4. При регулируемом смещении оснований обвязывающие их втулки для предотвращения их раскручивания имеют шлицы на наружной поверхности и фиксируются патрубком, имеющим шлицы на внутренней поверхности.

Наличие новых отличительных от прототипа существенных признаков обеспечивает достижение нового технического результата, выражающегося в следующем:
при необходимо малом проходном сечении устройства возможен пропуск прибора, имеющего диаметр больший, чем диаметр проходного сечения устройства;
при прохождении прибора через устройство движение газожидкостной смеси не прекращается ввиду "раскрытия" упругих элементов;
наличие щелей между упругими элементами обеспечивает разбиение пленочной жидкости на множество струй и достижение большей дисперсности;
исключается перекрытие проходного сечения лифта в случае обрыва и падения прибора.

На фиг.1-4 представлена схема ускорителя-диспергатора.

На фиг. 1-2 ускоритель-диспергатор состоит из неподвижной втулки 1 с закрепленными в ней упругими элементами 2, изогнутыми в средней части к центру и установленных со смещением оснований на некоторый угол Альфа. Незакрепленные, подвижные концы упругих элементов обвязаны втулкой 3.

Упругие элементы выполнены из пластин переменного сечения.

На фиг. 3 ускоритель-диспергатор состоит из неподвижной втулки 1 с закрепленными в ней упругими элементами 2, изогнутыми в средней части к центру и установленных без смещения оснований, но подпружиненных снаружи изогнутыми пластинами или проволоками 4 с закрепленными на них упругими элементами или захватами 5 и 6, работающими на сжатие упругих элементов (пластин) 2 к центру в плоскости, перпендикулярной оси устройства. Ускоритель-диспергатор устанавливается в НКТ 7.

Ускоритель-диспергатор работает следующим образом. Установленный в НКТ 7 ускоритель-диспергатор перекрывает их сечение упругими элементами 2, обеспечивая повышение скорости газа в суженной части и предотвращая стекание жидкости, находящейся над устройством. Поднимающаяся вдоль стенки НКТ 7 жидкость, обтекая упругие элементы 2 через зазоры между ними, разбивается на множество струй, которые, отрываясь от упругих элементов 2, дробятся на мелкие капли и уносятся потоком газа. При спуске в скважину глубинного прибора или при его подъеме, упругие элементы 2 под действием силы тяжести прибора, а в случае его подъема под действием силы натяжения, развиваемой подъемным агрегатом, отгибаются к стенке НКТ 7 и располагаются в зазоре между стенкой НКТ и прибором, обеспечивая его беспрепятственный спуск и подъем. Втулка 3, обвязывающая свободные концы упругих элементов, препятствует возможному перехлесту проволокой, удерживающей глубинный прибор, упругих элементов 2 и захвата их при образовании слабины при спуске или при смещении проволоки к стенке НКТ 7 во время подъема прибора из искривленной скважины.

После пропускания прибора упругие элементы 2 в силу своей собственной упругости или в результате действия подпружинивающих их элементов 5 и 6 возвращаются в рабочее положение, частично перекрывая проходное сечение НКТ.

На фиг. 4 показан регулируемый ускоритель-диспергатор, состоящий из неподвижной втулки 1 с закрепленными в ней упругими элементами 2, выполненными из проволоки, и втулки 3. Втулки 1 и 3 на наружной поверхности имеют выступы (шлицы) 8.

На фиг.5 показан патрубок с ответными шлицами 11 на внутренней поверхности, служащей для фиксации положения втулок 1 и 3 относительно друг друга. Скользящая вдоль оси ускорителя втулка 3 имеет пригруз 9.

Устройство, показанное на фиг.4, работает следующим образом. Перед установкой ускорителя в колонне НКТ 7 втулку 1 или втулку 3 всовывают в патрубок 10, а затем, поворотом втулки 3 или втулки 1 закручивают вставленные между ними упругие элементы 2 на некоторый угол Фи (точки A' и A" перед закручиванием, т. е. в ненапряженном состоянии, находятся на прямой, параллельной оси ускорителя). В процессе закручивания упругие элементы 2 сходятся в средней части, чем достигается необходимый размер проходного сечения ускорителя и осуществляется регулирование проходного сечения. При получении необходимого размера проходного сечения втулка 3, или втулка 1 ускорителя, также вставляется в патрубок 10 и затем уже готовый ускоритель устанавливается в НКТ 7. Взаимодействие шлицов 11, патрубка 10 и шлицов (выступов) 8 втулок 1 и втулки 3 не позволяет раскручиваться втулкам 1, 3 относительно друг друга и менять размер проходного сечения ускорителя во время его работы. При спуске прибора упругие элементы 2 под действием силы тяжести прибора отгибаются к стенке НКТ и пропускают прибор. При этом расстояние между корпусом 1 и втулкой 3 уменьшается, причем втулка 3 скользит по направляющим шлицам 11 патрубка 10. Для уменьшения трения при скольжении втулки 3 по шлицам 11 последние могут быть выполнены винтообразно. После прохождения прибора упругие элементы 2 в силу своей упругости, а также и под действием силы веса пригруза 9, выполненного с втулкой 3 как единое целое, возвращаются в рабочее положение.

Выполнение ускорителя с закручиваемыми упругими элементами 2, т.е. с повернутыми относительно друг друга втулками 1 и 3, позволяет относительно легко (оперативно) менять проходное сечение ускорителя. При этом также исключается попадание каротажного кабеля или проволоки прибора в зазор между упругими элементами 2 и защемление их там, т.к. плоскость, в которой лежит линия соприкосновения между собой упругих элементов 2, находится под углом к оси каротажного кабеля или проволоки прибора.

Детали крепления патрубка 10 в НКТ 7 и фиксация втулок 1 и 3 в патрубке 10 на фиг.4 не показаны, т.к. они могут быть выполнены любой формы, обеспечивающей их надежное крепление. Авторы не показывают материала, из которого выполнены детали ускорителя, т.к. он может быть любым, но имеющим достаточные прочностные и коррозионностойкие свойства, необходимые для эксплуатации ускорителя в конкретной скважине или в каком-либо ином месте. Авторы не показывают и способы крепления упругих элементов 2 в корпусе 1 и кольце 3, так как они могут быть закреплены как жестко, так и иметь относительно свободное крепление, позволяющее им иметь некоторый угол поворота относительно корпуса и кольца.

Объединение нескольких технических решений в одну заявку связано с тем, что они решают одну и ту же задачу повышение эффективности работы газожидкостного подъемника с сохранением возможности проведения исследовательских работ скважинными глубинными приборами.

Заявляемое изобретение является промышленно применимым и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности. Изготовление ускорителя-диспергатора возможно из металла и других нефтестойких материалов, имеющих достаточные механическую прочность и стойкость к воздействию высоких температур.

Использование: при выносе жидкости с забоя газовых скважин. Сущность изобретения: ускоритель-диспергатор содержит установленный в колонне насосно-компрессорных труб по ее продольной оси корпус и размещенные в нем упругие элементы, изогнутые в средней части и связанные по концам втулками, одна из которых установлена с возможностью осевого перемещения. Упругие элементы изогнуты в направлении центра и установлены с возможностью образования осевого проходного канала. Противоположные концы упругих элементов закреплены во втулках со смещением на некоторый угол. Противоположные концы упругих элементов могут быть расположены без смещения на некоторый угол, а упругие элементы подпружинены в средней части поперечными упругими элементами. Смещение противоположных концов упругих элементов относительно друг друга может быть выполнено нерегулируемым. Оно может также быть выполнено регулируемым при установке ускорителя-диспергатора. Ускоритель-диспергатор может быть снабжен патрубком со шлицами на внутренней поверхности, а втулки могут иметь ответные выступы под шлицы патрубка на наружных поверхностях. 5 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Ускоритель-диспергатор, содержащий установленный в колонне насосно-компрессорных труб по ее продольной оси корпус и размещенные в нем упругие элементы, изогнутые в средней части и связанные по концам втулками, одна из которых установлена с возможностью осевого перемещения, отличающийся тем, что упругие элементы изогнуты в направлении центра и установлены с возможностью образования осевого проходного канала. 2. Ускоритель-диспергатор по п.1, отличающийся тем, что противоположные концы упругих элементов закреплены во втулках со смещением на некоторый угол. 3. Ускоритель-диспергатор по п.1, отличающийся тем, что противоположные концы упругих элементов расположены без смещения на некоторый угол, а упругие элементы подпружинены в средней части поперечными упругими элементами. 4. Ускоритель-диспергатор по п.2, отличающийся тем, что смещение противоположных концов упругих элементов относительно друг друга выполнено нерегулируемым. 5. Ускоритель-диспергатор по п.2, отличающийся тем, что смещение противоположных концов упругих элементов относительно друг друга выполнено регулируемым при установке ускорителя-диспергатора. 6. Ускоритель-диспергатор по п.5, отличающийся тем, что он снабжен патрубком со шлицами на внутренней поверхности, а втулки выполнены с ответными выступами под шлицы патрубка на наружных поверхностях.