УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ГАЗОВЫЙ ЯКОРЬ Российский патент 2001 года по МПК E21B43/38 

Изобретение относится к глубинонасосной добыче нефти, а конкретно - к внутрискважинным устройствам для сепарации газа от жидкости у приема скважинного, преимущественно штангового насоса.

Применение предлагаемого технического средства особенно эффективно в наклонно направленных скважинах и в скважинах, эксплуатация которых сопровождается асфальтосмолопарафиновыми отложениями (АСПО) на подъемном оборудовании.

Известен универсальный газовый якорь, включающий расположенные одна под другой перевернутые донышками вверх тарелки в виде дисков с бортами, объединенные общим всасывающим патрубком с радиальными отверстиями над каждой тарелкой (1).

Сепарация газа происходит при обтекании сепарационных тарелок газожидкостным потоком. Пузырьки газа попадают под тарелки, коалесцируют и, укрупнившись, выходят из-под них, устремляясь вверх.

Недостатком устройства является то, что при движении вверх газовые пузырьки проходят мимо вышерасположенных сепарационных тарелок и частично увлекаются потоком жидкости через радиальные отверстия над тарелками во всасывающий патрубок и далее в глубинный насос.

Наиболее близким аналогом изобретения является универсальный газовый якорь тарельчатого типа, состоящий из нескольких сепарационных узлов, расположенных один под другим, всасывающего патрубка и газоотводящего патрубка с радиальными отверстиями, помещенного внутри колонны сепарационных узлов и верхний конец которого расположен выше приема всасывающего патрубка (2).

Известное устройство обеспечивает высокую эффективность сепарации в вертикальных скважинах при отсутствии в их продукции АСПО.

В таких скважинах ось газового якоря совпадает с вертикалью и газ накапливается под донышками тарелок, т.е. там, где находятся радиальные отверстия в газоотводящем патрубке.

В наклонных и искривленных скважинах ось газового якоря тем больше отклоняется от вертикали, чем больше кривизна скважины, и зоны накопления газа под донышками тарелок не совпадают с отверстиями в газоотводящем патрубке.

В результате отвод газа из-под тарелок в газоотводящий патрубок срывается, и накапливающийся уже отсепарированный газ начинает "пробулькивать" через буртики тарелок в зону жидкостного потока, смешиваясь с ним.

Отрицательное влияние АСПО на работу многотарельчатых якорей заключается в постепенном закупоривании АСПО отверстий во всасывающем патрубке над сепарационными тарелками газового якоря. Вследствие этого все больший объем жидкости поступает во всасывающий патрубок только через его нижний конец, т. е. как раз там, где жидкость наименее отсепарирована.

При полном закупоривании отверстий во всасывающем патрубке работа сепарационных тарелок становится бесполезной, т.к. отсепарированная на них жидкость во всасывающий патрубок не поступает.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности многотарельчатого газового якоря в скважинах со сложной конфигурацией ствола и в скважинах, содержащих в продукции АСПО.

Необходимый технический результат достигается тем, что в универсальном газовом якоре тарельчатого типа, состоящем из нескольких сепарационных узлов, расположенных один под другим, всасывающего патрубка и газоотводящего патрубка с радиальными отверстиями, помещенного внутри колонны сепарационных узлов и верхний конец которого расположен выше приема всасывающего патрубка, донышки упомянутых сепарационных узлов выполнены сферическими, выгнутыми наружу, газоотводящий патрубок размещен по центрам сферических донышек, а прием всасывающего патрубка расположен над верхним сепарационным узлом.

Выполнение донышков сепарационных тарелок сферическими и размещение газоотводящего патрубка в центрах этих тарелок обеспечит совпадение зон накопления газа под тарелками с радиальными отверстиями в газоотводящем патрубке, что обусловит отвод газа через них при отклонении оси газового якоря от вертикали.

Размещение приема всасывающего патрубка над верхней сепарационной тарелкой обеспечить поступление в него жидкости отсепарированной от газа в процессе движения газожидкостной смеси через все нижележащие сепарационные тарелки.

На чертеже представлен общий вид устройства, состоящий из нескольких расположенных один под другим сепарационных узлов 1 со сферическими выгнутыми наружу донышками 2, по центрам которых проходит газоотводящий патрубок 3 с радиальными отверстиями 4 под каждым выпуклым донышком, и всасывающего патрубка 5, прием которого расположен над верхней сепарационной тарелкой.

При отклонении оси устройства от вертикали в скважинах по сложным профилем ствола весь накопившийся под сферическими донышками сепарационных тарелок газ выводится только через газоотводящий патрубок, а на прием всасывающего патрубка поступает жидкость, отсепарированная от газа при обтекании всех сепарационных тарелок.

В известном устройстве при отклонении оси газового якоря от вертикали зона накопления газа под сепарационной тарелкой не совпадает с радиальными отверстиями в газоотводящем патрубке и газ "пробулькивается" через борт тарелки в жидкостной поток, способствуя образованию пенной структуры и попаданию пузырьков газа вместе с жидкостью во всасывающий патрубок.

Размещение в известном устройстве нижнего конца всасывающего патрубка под нижней сепарационной тарелкой приводит к тому, что после закупоривания АСПО радиальных отверстий во всасывающем патрубке поступление жидкости в него возможно только через нижний конец упомянутого патрубка. В результате работа сепарационных тарелок становится бесполезной, а на прием насоса через всасывающий патрубок газового якоря поступает совершенно не отсепарированная от газа жидкость.

Технические особенности изобретения улучшают работу глубинного насоса в скважинах сложного профиля и в скважинах, продукция которых характеризуется содержанием АСПО.

Источники информации
1. Адонин А.Н. Добыча нефти штанговыми насосами. - М.: Недра, 1979, с. 156-157.

2. SU 1204790 A, 15.01.1986.

Использование: изобретение относится в внутрискважинным сепарационным устройствам и может быть использовано для отделения газа от жидкости у приема глубинного насоса. Обеспечивает повышение надежности работы устройства в скважинах со сложным профилем ствола и в скважинах, эксплуатация которых сопровождается асфальтосмолопарафиновыми отложениями. Сущность изобретения: устройство включает несколько расположенных друг под другом сепарационных узлов, расположенных один под другим, всасывающий патрубок и газоотводящий патрубок с радиальными отверстиями, помещенный внутри колонны сепарационных узлов и верхний конец которого расположен выше приема всасывающего патрубка. Донышки упомянутых сепарационных узлов выполнены сферическими, выгнутыми наружу. Газоотводящий патрубок размещен по центрам сферических донышек. Прием всасывающего патрубка расположен над верхним сепарационным узлом. 1 ил.

Универсальный газовый якорь тарельчатого типа, состоящий из нескольких сепарационных узлов, расположенных один под другим, всасывающего патрубка и газоотводящего патрубка с радиальными отверстиями, помещенного внутри колонны сепарационных узлов и верхний конец которого расположен выше приема всасывающего патрубка, отличающийся тем, что донышки упомянутых сепарационных узлов выполнены сферическими, выгнутыми наружу, газоотводящий патрубок размещен по центрам сферических донышек, а прием всасывающего патрубка расположен над верхним сепарационным узлом.