Отстойник-сепаратор Советский патент 1983 года по МПК B01D17/00 B01D21/10 

Изобретение относится к устройствам для очистки поступающей из скважины продукции от песка и предварительного разделения продукции на нефть и воду и может применяться при добыче нефти штанговыми насосами .

Известен отстойник-сепаратор, представляннций широкий закрытый сосуд с коническим дном, высота которого примерно равна ширине, имеющий на бокового стенке, в кр1шке и в коническом дне отводы, причем боковые отводы расположены один сверху, а другой в середине сосуда с противоположной стороны.

Расположенный в средней части сосуда боковой отвод соединен с выходом тройника устьевого сальника, а верхний боковой отвод - с затрубным пространством скважины. Через верхний отвод периодически стравливается скапливающийся газ, через отвод в коническом дне периодически удаляется песок путем промывки отстойникагсепаратора водой из промысловой линии

Недостатком этого отстойника-сепаратора является невозможность его применения при наличии давления газа в затрубном пространстве, поскольку при ходе штанг вниз, когда давление в верхней части полости насосных труб резко пгщает и соответственно уменьшается давление в отстойнике-сепараторе, обратный поток газа, уст)ремлязощийся в отстойник-сепаратор через его верхний боковой отвод, турбулизирует, перемешивает жидкость в нем, что мешает отстсно и сепарации жидкости от песка. Необходимо периодически сбрасывать наружу песок, что засоряет прискваживную территорию, и периодически выпускать из отстойника сепаратора газ, что загрязняет окружающую среду. Выполнение этих операций кроме того, требует определенных трудозатрат, в том числе на очистку пр1| скважинной территори,и от загрязненного нефтью песка, удаленного из отстойник а-сепаратора. Из-за большой ширины (диаметра ) сепаратора требуется выполнять его с повышенной толщиной стенки, чтобы обеспечить необходимую его прочность при работе под внутренним давлением, определенным закрытой системой сбора продукции скважин. Это, в свсяо очередь, увеличивает метгшлоемкость Отстойника- сепаратора .

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату , к предлагаемс «у является отстойниксепаратор, включающий нгислонный цилиндрический сосуд, входное отверстие которого соединено с полостью насосных труб, нижнее выходное отверстие с выкидной линией скважины, а верхнее выходное - через регулировочный вентиль с затрубным пространством скважины 2.

Оптимальным положением данного сепаратора является наклонное, причем наклон должен быть таким, чтобы песок не оседал на наклонный участок поверхности, а двигался вдоль него и весь попадал затем в нижнее выходное отверстие сепаратора, а не проходил мимо, создавая мертвую зону.

Подобрать оптимальный угол наклона сепаратора можно трлько опытным путем, исследуя чистоту жидкости, вйходящей из верхнего его отверстия что затруднительно делать в производственных условиях. ,

Однако отстойник-сепаратор напрямую сообщен с затрубным пространством ckвaжины и поэтому неэффективен при наличии давления газа в затрубном пространстве.

Другим недостатком сепаратора является то, что он мало эффективен как устройство для отделения нефти от воды, поскольку основная часть потока жидкости в нем соверадает небольшой путь от конца колена внутренней трубы до нижнего выходного отверстия, а другая меньшая часть потока поднимается на небЬльшую высоту из-за наклонного положения сепараторов.

Кроме того, применение в этом сепараторе градуированных вентилей для регулирования объема подаваемой в скважину жидкости не обеспечивает необходимой точности регулировки ввиду возможной разницы в вязКости продукции и в вязкости той жидкости, на которой произведена градуировка вентилей. - Цель изобретения - повышение эффективности работы.

Для достижения цели отстойниксепаратор, вклкгчающий сосуд с входным отверстием, верхним и нижним выходными отверстиями и регулировочным вентилем, снабжен вертикальной цилиндрической камерой с щелевым успокоителем в средней части, ра змещенной на верхнем конце наклонного сосуда, и обратным клапаном, размещенным между выходным отверстием и регулировочным вентилем, а входное отверстие выполнено по нижней образукицей сосуда в месте сопряжения его с камерой.

Целесообразно снабдить отстойник-сепаратор установленным после регулировочного вентиля замерным бачком со сливным вентилем.

На чертеже изображен отстойниксепаратор..

Отстойник-сепаратор содержит сосуд 1, камеру 2, входное отверстие 3 сосуда, трубопроводом соединенное с отводом тройника устьевого сальника (не показан ), т.е с полостью насосных труб, нижнее выходное отверстие 4, соединенное с выкидной линией скважины (не показана), верхнее выходное отверстие 5, дополнительный верхний боковой отвод 6, использованный при отборе чистой нефти, для гидрозащиты скважинного насоса с применением полых штанг, щелевой успокоитель 7,потока, обрат-, ный клапан 8, регулировочный вентиль 9, замерный бачок 10, запорный вентиль 11, трубопровода 12-14 обвязки, трубопровод 15, соединенный с затрубным.пространством скважины.

Как видно из чертежа, обратньй клапан -8, регулировочный вентиль 9 и запорный вентиль 11 последовательно установлены на линии, соединяющей верхнее выходное отверстие ртстойника-сепаратора с затрубньал пространством скважины, а замерный бачок подсоединен к отводу от этой линии между регулировочным и запор-ным вентилями. Трубопровод 14 напрямую i, минуя запорный вентиль 11 ) сообщает затрубное пространство скважины с верхней частью замерного бачка.

Отстойник-сепаратор работает следующим образом.

При работе штанговой насосной установки дважды за цикл { в середине хода вверх и в середине хода вниз ) давление в насосных трубах повышается : при ходе вверх - за счет действия скважинвого насоса, а при ходе вниз - за счет погружения в заняснутый объем насосных труб сальникового штока. В эти периоды давление в насосных трубах становится больше буферного давления (давления в выкидной линии скважины }, а также больше давления газа в затрубном пространстве. Продукция.из бокового отвода тройника устьевого сальника, поступает во входное отверстие 3 отстойникасепаратора, разветвляясь в нем на два потока:основной, идущий вниз внутри наклонного участка 2, и идущий вверх внутри вертикального участка 1.

Первый поток в конечнс5м счете поступает в нижнее выходное ртвер,- .. стае 4 и через него в выкидную линию скважины, а второй - в верхнее выходное отверстие 5 и через обратный клапан 8, вентиль 9 и 11, трубопроводы 12, 13 и 15 поступает в затрубное пространство скважины,

Оба этих потока имеют небольшую скорость, так как диаметр наклонного и вертикального участков отстойника-сепаратора в несколько раз превышает диайетр трубопровода.

Сепарация продукции от песка и отделение нефти от вода происходит под действием сил гравитации в обоих участках сосуда - вертикальном и наклонном. Песок при этом оседает на нижней внутренней поверхности наклонного участка и смывается с нее движущимся вниз по наклонному участку потоком жидкости, направляясь к нижнему выходному отверстию, откуда он вместе-с продукIцией удаляется, попадая в выкидную линию скважины. Капли неф-Ги, собираясь в комки, концентрируются у верхней внутренней поверхности наклонного участка, под действием силы плавучести перемещаясь вверх и в конечном итоге попадая в вертикальную камеру. Такимже образом в наклонном участке сосуда происходит всплывание пузырьков газа, которые также попадают затем в вертикальную камеру.

Наличие в средней части вертикальной камеры щелевого успокоителя потока препятствует турбулизации восходящего потока, делает его упорядоченным и равнсячерным по сечфнию сосуда, чем обеспечивается отстой продукции в вертикальной ка.4ере от мелких фракций песка.

Высота вертикальной.камеры выбирается из расчета обеспечения -«v удовлетворительной очистки скапливающейся .в ней нефти от мелких фракций песка.

Длина наклонного участка выбирается из расчета; получения в нем достаточно обогащенной нефтью смеси, полный отстой которой осув ествляётся в вертикальной камере.

Угол наклона выбирается из расчета обеспечения самоочищения при любых режимах рабЪты,

Расположение входного отверстия 3 отстойника-сепаратораобеспечивает поток жидкости вниз вдоль всей наклонной поверхности, на которукЗ оседает песок, и эффективное.самоочищение ее при работе.

Удаление из сепаратора накапливакхоегося в нем газа осуществляется автоматически. Поскольку продукция из скважины при каждом цикле принудительно нагнетается в сепаратор, давление в нем неизбежно поднимается. Когда давление газа в сепараторе превысит давление газа в затрубном пространстве, сжатый газовый пузырь из сепаратора через обратнь1й клапа11 8, вентили 9 и 11, тpyбoпpoвoды 12, 13 и 15 проскакивает в затрубное пространство скважины.,

Наличие обратного клапана 8 5 предотвращает обратное движение газа

в моменты цикла ( в первой половине ходовых штанг ) и вниз, когда давление газа в затрубном пространстве превышает давление внутри сепаратора. Этим обеспечиваются условия хорошего отстоя продукции в отстойнике-Сепараторе и возможность его применения в случаях, когда имеется давление газа в затрубном пространстве.. :

Для осуществления замера количертва подливаемой в затрубное пространство жидкости необходимо перекрыть вентиль 11. При этом в нижней части замерного бачка 10 накапливается жидкость, по изменению уровня которой за данный период времени судят о Количестве подливаемой жндкости. После окончания замера вентиль 11 открывают и жидкость из бачка уходит в затрубное пространство.

Поскольку объемный метод контроля количества подливаемой в скважин нефти наиболее точный и осуществляется периодически.непосредственно на скважине,.этим обеспечивается с нужной точностью необходимая дозировка подливаемой в затрубное пространство жидкости.

В предлагаемом отстойнике-сепараторе достигается частичный отстой

от воды всего объема жидкости, поступающей из подъемных труб.

Это, в совокупности с обеспечением хороших условий для отстоя, обеспечивает накопление в нем чистой нефти в достаточных количесрвах.

Благодаря этому самоподлив скважины осуществляется боЛее эффективно, так как существенно повьииается объемная концентрация нефти в откачиваемой продукции, что способствует лучшей смазке и снижению износа деталей скважинного насоса.

Накопление в сепараторе в достаточном количестве хорошо очищенной нефти позволяет использовать ее для осуществления гидрозащиты насоса с помощью полых штанг, путем отвода нефти- через отверстие отстойникасепаратора к кольцевому пространству между полыми штангами и насосными трубами.

Это обстоятельство позволяет использовать предлагаемый отстойниксепаратор и в беструбных насосных установках на полых штангах в качестве источника ЧИСТОЙ нефти для смазки подливок наружной поверхности полых итанг и их протекторов с целью предотвращения износа обсадной колонны скважины.

ОТСТОЙНИК-СЕПАРАТОР, вкл чающий наклоннь9й цилиндрический с суд, входное отверстие которого соединено с полостью насосных тру нижнее выходное отверстие - с выкидной линией скважины, a верхнее выходное - через регулировочный вентиль с затрубным пространстве скважины, отлич ающийс я тем, что, с целью повышения эффек тивности работы, он снабжен вертикальной цилиндрической камерой с щелевым успокоителем в средней / части, размещенной на верхнем конце наклонного сосуда, и обратным клапаном, размещенным между выходным отверстием и регулировочным вентилем, a входное отверстие выполнено по нижней образующей сосуда в месте сопряжения его с камерой. 2. Отстойник-EeitkpaTOp по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен устгяовленным после регулировочного вентиля замерным бачксик со слявнЁМ вентилем.