Устройство для удаления жидкости с забоя газовых скважин Советский патент 1983 года по МПК E21B43/00 

Изобретение относится к устройст вам для интенсификации добычи газа на поздней стадии эксплуатации скважины и может быть использовано в газовой промышленности для скважин, дебит и/или пластовое давление на забое которых недостаточно для естественного выноса скапливающейся в скважине жидкости.

Известно устройство для удаления жидкости с забоя газовых скважин, содержащее колонну ЛИфТОВЕ Х Труб, ВНуТри которой по ее длине последовательно установлены сбрасываемые диспергаторы обтекаемой формы. В указанном устройстве диспергаторы выполнены в виде удлиненных, преимущественно, ромбообразных в продольном сечении тел, установленных одно на другое и создающих местное заужение потока .

1.

Недостаток устройства заключается в сравнительно больцой материалоемкости и связанной с этим сравнительной дороговизне изготовления.

Цель изобретения - упрощение конструкции и удешевление устройства.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для удаления жидкости с забоя газовых скважин, содержащем колонну лифтовых труб, внутри которой по ее длине последовательно установлены диспергаторы обтекаемой формы, диспергаторы выполнены с различной скс ростью витания.

Кроме того, диспергаторы выполнены с разными значениями миделя.

Диспергаторы выполнены тл материалов с различными осредненными удельными весами.

Кроме того, диспергаторы выполнены пустотелыми с разным объемом внутренней полости.

На наружной поверхности диспергаторов выполнен рельеф, обеспечивающий их вращение.

Кроме того, рельеф выполнен аэродинамически несимметричным.

Для обеспечения вибрации диспергаторов, устройство снабжено установленными внутри диспергаторов гравитационными элементами, причем внутренняя полость диспергаторов выполнена ребристой.

Кроме ТО1-О, диспергаторы выполнены в виде каплеобразных в продольном сечении тел.

Высота каплеобразных тел диспер30 .гаторов больше внутреннего диаметра

проходного сечения колонны лифтовых труб в месте их расположения.

На фиг.1 представлено описываемое устройство для удаления жидкост с забоя газовых скважин; на фиг,2 шарообразный диспергатор с рифлением на внутренней поверхности полост и гравитационным элементом; на фиг.З - каплеобразный диспергатор с аэродинамическим рельефом.

Описываемое устройство состоит (фиг.1) из свободно расположенных в скважине 1 диспергаторов 2-5, осуществляющих периодическое сужение потока газа, движущегося по проходному сечению 6 скважины. Колонна 7 лифтовых труб доходит до пласта 8. На забое скважины расположен забойный диспергатор, выполненный в виде заполняющего забой скважины мелкоячеистого сквознопористого наполнителя 9. Лифтовые диспергаторы 2 и 3 выполнены с шарообразной формой и пустотелыми. Внутренняя поверхность шарообразного диспергатора выполнена ребристой, с ребрами 9 (фиг.2). Внутри диспергатора расположён гравитационный элемент, например шарик 10. Каплеобразные диспергаторы 4 и 5 снабжены расположенным на их поверхности аэродинамическим рельефом, например, в виде наклонно расположенных мелких канавок 11.

Описываемое устройство работает следующим образом.

Во время нормальной эксплуатации скважины газовый поток движется по скважине с различной скоростью. Это происходит за счет того, что давление по длине скважины падает от з-абоя к устью, в связи с чем газ постепенно расширяется и его объем изменяется. Это приводит к тому, что скорость движения газа в скважине постепенно увеличивается и в каждом последующем сечении она выше, чем в предыдущем.

Благодаря этому, диспергаторы, которые в соответствии с описываемым изобретением имеют различную скрость витания, располагаются на разной высоте по длине скважины. Место их расположения, в зависимости от их скорости витания, легко расчитывется заранее.

Поток газа вместе с диспергированной в забойном диспергаторе 9

жидкостью, подымаясь по ск1важине, периодически сужается в тех местах, где расположены лифтовые диспергаторы 2-5. Сужение проходного сечения в этих местах вызывает увеличение скорости протекания потока.

Это приводит к срыву со стенок колоны 7 лифтовых труб коалесцированных и осевших на ней частиц жидкости. Благодаря этому, жидкость по всей

длине скважины поддерживается в диспергированном состоянии.

Различная.скорость витания диспергаторов может быть обеспечена за счет разных значений миделя диспергатора при том же весе. Совершенно очевидно, что при разных значениях миделя подъемная сила, действующая на витающее тело разная, а это при одинаковом весе тел дает 0 разную скорость витания.

Различная скорость витания может быть также обеспечена за счет разных значений осредненных удельных весов, т.е. например, при том же размере 5 (объеме) больший удельный вес создает большее усилие, воздействующее на тело вниз, Что также обеспечивает разную скорость витания.

Еще один вариант обеспечения различной скорости витания заключается в том, что диспергатор выполняют пустотелым с разным объемом внутренней полости. Это,в конечном итоге

является также одной из разновидностей варьирования при помощи различного удельного веса.

Диспергаторы могут быть выполнены с шероховатой наружной поверхностью. Это-дает возможность более эффективного захвата стекающей по стенкам

0 скважины жидкости и диспергирования ее. Еще одним способом интенсификации захвата жидкости и диспергации ее является выполнение рельефа на внеш ней.поверхности диспергаторов, обес5 печивающего вращение диспергатора при витании. Для этого, например, на поверхности может быть выполнен аэродинамически несимметричный рельеф. Его неравное аэродинамическое сопрол тивление приводит к тому, что диспергатор начинает вращаться, что совместно с витанием интенсифицирует съем жидкости.

Еще одним дополнительным фактором, повышающим интенсивность диспергации, может быть вибрация диспергатора. Для ее возникновения при: вращении диспергатора во внутренней полости последнего может быть размещен шарик, а на внутренней поверхнос0 ти выполняется оребрение. При вращении диспергатора шарик 10, стараясь занимать нижнее из возможных положение, прыгает по оребрению, создавая мелкие частые толчки, которые,

5 следуя с большой скоростью один за другим, обеспечивают вибрацию диспергатора .

Для обеспечения эффекта стягивания диспергированной жидкости к центру

0 газового поток а, диспергато зы могут быть выполнены в виде каплеобразных в продольном сечении тел (фиг. 3 }. При обтекании такого диспергатора, газожйдкостный поток, пройдя сужение,

5 плавно смыкается за диспергатором без образования вихрей, что приводит к возникновению эффекта стягивания дис пергированных частиц к центру потока Для того, чтобы такой диспергаторпри резких возмущениях потока не опрокинулся, его высота должна быть больше внутреннего диаметра проходно го сечения, в котором он установлен В целом описанное техническое ре шение позволяет существенно упростить конструкцию устройства для . поддержания удаляемой из скважины жидкости в диспергированном состоянии. Кроме того, снижается материг алоемкость, упрощается и удешевляет ся изготовление устройства. Это,в конечном итоге, приводит к снижению стоимости добываемого газа, Формула изобретения 1.Устройство для удаления жидкости с забоя газовых скважин, содер жащее колонну лифтовых труб, внутри которой по ее длине последовательно установлены сбрасываемые диспергаторы обтекаемой формы, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью упрощения его конструкции, диспергаторы выполнены с различной скоростью вита ния . 2.Устройство по п.1, отличающееся тем, что диспергато ры выполнены с различными значениями миделя. 3.Устройство по ПП.1 и 2, о т личающееся тем, что диспергаторы выполнены из материалов с различными осредненными удельными весами. 4.Устройство по пп 1-3, отличающееся тем, что диспергаторы выполнены пустотелыми с разным объемом внутренней полости. 5.Устройство по пп.1-4, о т л ,ичающееся тем, что на наружной поверхности диспергаторов выполнен рельеф, обеспечивающий их вращение, 6.Устройство по п.5, о т л ичающееся тем, что рельеф выполнен аэродинамически несимметричным. 7.Устройство по пп.4-6, о т личающееся тем, что с целью обеспечения вибрации лиспергаторов, оно снабжено установленными внутри диспергаторов гравитационными элементами, причем внутренняя полость диспергаторов выполнена ребристой. 8.Устройство по пп.1-7, отличающееся тем, что диспергаторы вьтолнены в виде каплеобразных в продольном сечении тел. 9.Устройство по п.8, о т л ичающеес.я тем, что высота каплеобразных тел диспергаторов больше внутреннего диаметра проходного сечения колонны лифтовых труб в месте их расположения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР по заявке № 3281022/03, кл. Е 21 В 43/00, 10.03.81 (прототип

Фуг.