СКВАЖИННЫЙ ГАЗОСЕПАРАТОР Российский патент 1997 года по МПК E21B43/38 

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к устройствам для отделения газа от жидкости у приема скважинного насоса.

При глубиннонасосной добыче нефти из скважин с газопроявлениями для обеспечения удовлетворительной работы глубинных насосов на их приеме обычно устанавливают специальные газосепарационные устройства, обеспечивающие отделение газа от жидкости до ее поступления в насос.

Наиболее простые из таких устройств газовые якоря представляют собой устанавливаемую на всасывающей трубе насоса цилиндрическую камеру, снабженную в верхней части, выше нижнего конца всасывающей трубы, отверстиями для прохода газожидкостной смеси [1] [2]
В этих устройствах отделение газа от жидкости обеспечивается действием центробежных сил, возникающих при изменении направления движения газожидкостной смеси при прохождении ее через входные отверстия и при движении к всасывающей трубе в камере. Однако в них не создаются условия для выделения газа, растворенного в жидкости, вследствие чего отличаются малой эффективностью газоотделения.

Для повышения эффективности газоотделения известно использование в газосепарационных устройствах средств создания перепада давления, обеспечивающих снижение давления в корпусе устройства и, как результат этого, выделение из жидкости растворенного газа [3] [4] [5]
Однако применение средств создания перепада давления в известных устройствах обычно сопровождается использованием какого-либо подвижного запорного устройства, что отрицательно сказывается на надежность их работы, особенно при добыче нефти с высоким содержанием загрязнений и углеводородов парафинового ряда.

Проблема создания перепада давления в корпусе устройства и отделения растворенного в жидкости газа без использования подвижных элементов решена в скважинном газосепараторе, в котором в кольцевой полости между корпусом и всасывающей трубой ниже входных отверстий корпуса установлена перегородка с отверстиями, создающая при прохождении жидкости через последние эффект дросселирования [6]
Однако при обильном газовыделении в полости корпуса ниже перегородки, что возможно при добычи нефти с большим содержанием растворенного газа, из-за отсутствия условий для отрыва пузырьков выделившегося газа от плоской нижней поверхности перегородки и выхода их через отверстия в данном устройстве возможно блокирование отверстий перегородки пузырями скопившегося газа и нарушение работы газосепаратора, а значит, и обслуживаемого им скважинного насоса.

Изобретение решает задачу создания скважинного газосепаратора без движущихся частей, имеющего более благоприятные условия для выхода отсепарированного растворенного газа и, как результат этого, более стабильный режим работы.

Для этого в скважинном газосепараторе, включающей полый корпус с входными отверстиями в верхней части, всасывающую трубу, размещенную в корпусе и образующую с ним кольцевую полость, и средство для создания перепада давления в виде перегородки с отверстием, расположенным в кольцевой полости между корпусом и всасывающей трубой, отверстие перегородки выполнено концентрично всасывающей трубе, при этом последняя образует с перегородкой кольцевую щель, а нижняя поверхность перегородки выполнена конической с вершиной конуса, направленной вверх.

Выполнение нижней поверхности перегородки конической способствует отрыву от нее пузырьков выделившегося растворенного газа и движению их к кольцевой щели, сообщающей нижнюю полость корпуса с верхней. Это облегчает выход отсепарированного растворенного газа и уменьшает вероятность формирования под перегородкой газовой подушки, блокирующей отверстие перегородки, в результате чего улучшается стабильность работы газосепаратора, а значит, и обслуживаемого им скважинного насоса.

На чертеже изображен предлагаемый скважинный газосепаратор с частичным продольным разрезом.

Скважинный газосепаратор содержит полый корпус (в целом на чертеже не обозначен), выполненный составным, который включает отрезок трубы 1, заглушку 2, закрывающую трубу 1 снизу (по чертежу) и присоединенную к трубе 1 сверху головку 3, снабженную радиальными входными отверстиями 4 для скважиной продукции. Составной корпус посредством переводника 5 соединен с приемным патрубком 6 насоса. Внутри корпуса размещена всасывающая труба 7, закрепленная во внутреннем резьбовом отверстии переводника 5, образующая с корпусом кольцевую полость. Газосепаратор снабжен средством для создания перепада давления, выполненным в виде расположенной под входными отверстиями 4 и кольцевой полости между корпусом (головкой 3) и всасывающей трубой 7 перегородки 8 с отверстием 9, образованной выполненным внутри головки 3 кольцевым выступом. Отверстие 9 перегородки 8 выполнено концентрично всасывающей трубе 7, при этом последняя образует с перегородкой кольцевую щель. Нижняя поверхность перегородки выполнена конической с вершиной конуса, направленной вверх.

Скважинный газосепаратор работает следующим образом.

При всасывающем ходе насоса жидкость из нижней полости корпуса через отверстие в нижней части всасывающей трубы 7 поступает внутрь всасывающей трубы и по ней направляется к насосу. Одновременно скважинная продукция из затрубного пространства через радиальные входные отверстия 4 в головке 3 корпуса поступает в верхнюю полость корпуса, а оттуда через кольцевую щель между перегородкой 8 и всасывающей трубой 7 в ее нижнюю полость. При этом под действием центробежных сил, возникающих при изменении направления движения потока возле входных отверстий 4, свободный газ, присутствующий в продукции скважины в виде пузырьков, частично отделяется и уходит в скважину. При дальнейшем движении жидкости через кольцевую щель благодаря эффекту дросселирования создается перепад давления, давление в нижней полости корпуса снижается и из жидкости, находящейся в этой полости, выделяется растворенный газ, т.е. нижняя полость корпуса выполняет роль дегазационной камеры. Одновременно с этим продолжается сепарация и свободного газа, оставшегося в жидкости в виде более мелких пузырьков, чему способствует изменение направления движения потока у перегородки 8 и у нижнего конца всасывающей трубы 7. Частично при всасывающем ходе насоса, а затем при нагнетательном пузырьки выделившегося газа поднимаются до перегородки 8 в кольцевой полости и ее нижней конической поверхностью направляются в кольцевую щель, проходят в верхнюю полость корпуса, а оттуда через отверстия 4 в головке 3 выходят в затрубное пространство. Движение жидкости и газа при работе газосепаратора показано на чертеже стрелками соответственно с черным и белым оперением.

Выполнение нижней поверхности перегородки конической, а отверстия, соединяющего нижнюю полость корпуса с верхней, в виде кольцевой щели облегчает выход отсепарированного газа из нижней полости корпуса, выполняющей роль дегазационной камеры, а это способствует более стабильной работе газосепаратора и, как следствие этого, более стабильной работе обслуживаемого им скважинного насоса.

Использование: в нефтяной промышленности и, в частности в устройствах для отделения газа от жидкости у приема скважинного насоса. Обеспечивает повышение стабильности работы устройства за счет создания благоприятных условий для выхода отсепарированного растворенного газа. Сущность изобретения: устройство включает полый корпус с входными отверстиями в верхней части. В корпусе размещена всасывающая труба. Она образует с корпусом кольцевую полость. В кольцевой полости размещено средство для создания перепада давления. Оно выполнено в виде перегородки с отверстием. Отверстие перегородки выполнено концентрично всасывающей трубе. Она образует с перегородкой кольцевую щель. Нижняя поверхность перегородки выполнена конической с вершиной конуса, направленной вверх. 1 ил.

Скважинный газосепаратор, включающий полый корпус с входными отверстиями в верхней части, всасывающую трубу, размещенную в корпусе и образующую с ним кольцевую полость, и средство для создания перепада давления в виде перегородки с отверстием, расположенной в кольцевой полости между корпусом и всасывающей трубой, отличающийся тем, что отверстие перегородки выполнено концентрично всасывающей трубе, при этом последняя образует с перегородкой кольцевую щель, а нижняя поверхность перегородки выполнена конической с вершиной конуса, направленной вверх.