Газовый якорь Советский патент 1989 года по МПК E21B43/34 

. ъ. X

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для эксплуатации глубинно-насосных скважин с большим содержанием газа. Цель изобретения - повышение эффективности газосепарации при одновременном снижении материалоемкости за счет использования в газовом якоре сетчатого шнека /Ш/ 3 из гидрофильного материала. В двухступенчатом корпусе /К/ 1 с приемным отверстием 2 в нижней части размещен сетчатый Ш 3 с ячейками 10. Нижние витки Ш 3 плотно прилегают к стенкам нижней ступени К 1. В верхней ступени 5 К 1 установлена газовыпускная трубка 6 с обратным клапаном 7. Нижние витки Ш 3 образуют открытый осевой канал 8, а верхний виток - воронку 9, которая выполнена в виде усеченного конуса . Верхнее меньшее основание воронки 9 связано с газовыпускной трубкой 6. Газожидкостная смесь через отверстия 2 попадает на витки Ш 3 и начинает раскручиваться. Крупные пузырьки газа улавливаются ячейками 10 и сталкиваются в открытый канал 8, а более мелкие пузырьки проходят на следующие витки. Выполнение ячеек 10 Ш 3 и его угла конусности уменьшающимися снизу вверх, а шага витков Ш 3 увеличивающимся пропорционально углу его конусности позволяет улавливать на последующих витках Ш 3 более мелкие пузырьки газа. Выполнение диаметра открытого канала 8 увеличивающимся снизу вверх увеличивает относительную скорость всплытия пузырьков газа и улучшает сепарацию газа. Выделившиеся пузырьки газа улавливаются воронкой 9 и перепускаются через обратный клапан 7 в трубку 6. 2 з.п.ф-лы. 2 ил.

-i

JZ

}-i2

14726

основание воронки 9 .связано с выпускной трубкой 6, Газожидкостная смесь через отверстия 2 попадает на витки Ш 3 и начинает раскручиваться. Крупные пузырьки газа улавдиваются ячейками 10 и сталкиваются в откры- тьй канал 8, а более мелкие .пузырьки проходят на следуняцие витки., Выполнение ячеек to Ш 3 и его угла ко- нусности уменьшающимися снизу вверх, а шага витков Ш 3 увеличивающимся

1

Изобретение относится к технике и технологии добычи нефти, в,частности к эксплуатации глубинно- насосных скважин, осложненньтх газопроявлениями как свободного, так и растворенного газа в воде и нефти.

Цель изобретения - повьшгение сепа рационной способности при одновременном снижении материалоемкости.

На фиг,1 изображен газовый якорь, продольный разрез; на фиг.2 - схема сетчатого шнека ,с воронкой в виде усеченного конуса,

Газовьй якорь (фиг.1) состоит из двухступенчатого корпуса 1 с прием- ными отверстиями 2 в нижней части.

8корпусе размещен сетчатый шнек 3, выполненный из гидрофильного материа-ла. Нижние витки шнека 3 плотно при- легают к стенкам нижней ступени 4 корпуса 1. В верхней ступени 5 кор- пуса 1, имекяцей больший диаметр, установлена газовыпускная трубка б с обратным клапаном 7. Нижние витки шнека 3 образуют открытый осевой . канал 8, а верхний виток воронку

9(фиг.2). Воррнка 9 выполнена в виде усеченного конуса верхнее меньшее основание которого связано с газовыпускной трубкой 6.

Размеры ячеек tO шнека, 3 к его угол 11 конусности могут быть выпол- 1Й П ).Рж .. . .(х 18 % 9(-ц9-

где g ускорение силы тдакести. d - диаметр (И, г .радиус) пузырька5

пропорционально углу его конусности позволяет улавливать, на последующих витках Ш 3 более мелкие пузырьки газа. Выполнение диаметра открытого канала 8 увеличивающимся снизу вверх увеличивает относительную скорость всплытия пузырьков газа и улучшает сепарацию, газа.. Выделившиеся пузырьки газа улавливаются воронкой, 9,и., перепускаются через обратный клапан 7 в трубку 6. 2 з.п.ф-яы, 2 ил.

.

,

нены уменьшающи-.-гися. снизу вверх, а шаг 12 витков шнека увеличивающимся прямопропорционапьно его углу конусности. Диаметр открытого осевого канала 8 может быть также выполнен увеличивающимся снизу вверх. Устройство работает следукщим. , образом-.

При работе на всасывание глубинного штангового насоса жидкость с пузырьками спонтанного газа и растворенным в ней газом поступает через впускные отверстие 2 (на. фиг,, t показано .стрелками) на спиральные витки сетчатого шнека 3.. Крупные пузыри газа, поступаняцйе В5«асте с жидкостью в нижнюю ступень 5 корпуса Т через отверстия 2 вместе ула.влива,ютсд гид-- рофильными ячейками ТО на, первых же витках сетчатого-шнека, 3., По нд- клону угла, tt К;0нусности пузыри продвигаются 1 осевой части шнека, в от- крытьй канал 8, благодаря которому собирающийся, 1; аз вытесняется под воронку 9 и далее через кла,пан 7 выб расывается в.газовыпускную, трубку 6, Движение жидкости,после закрьтся всасывающего,клапана, штангового насоса прекраша,етря и скорость nofli be- ма пузырьков определяется по формуле Стокса

- кинематическая; вя-зкост,жидкости; РГ, плотрюсть ,; пузьфька; 0 плотность жидкости; гц - динамичес- ;Кая вязкость жидкости.

Отсюда видно, что скорость подъема пузырька газа в жидкости в квадратичной прямой зависимости от его диаметра, что позволяет на первых нижних витках шнека 3 улавливать и сдвигать в канал 8 крупные пузырьки под большим углом 11. Уменьшение шага 12 за счет увеличения угла 11 конусности снижает общую длину нижней ступени 4 при неизменном числе витков шнека 3.

Давление прорыва пузырька через ячейку с гидрофильной поверхностью равно капиллярному давлению Р в этой ячейке 10 (поре)

р 2Gcosf к R

(2)

где G - поверхностное натяжение жидкости; 9 - угол смачивания жидкостью стенок ячейки; R - радиус ячейки 10 или радиус проталкиваемого пузырька. .Здесь (2) давление прорыва в обратной зависимости от радиуса пузырька (ячейки), что требует увеличивать общую поверхность витков шнека 3, одновременно уменьшая радиус ячеек 10 с целью сохранения суммарной площади сечения фильтрации -жидкости, общей величины давления прорыва уже мелких пузырьков для повышения эффективности сепарации газа от витка к витку шнека 3.

Инерция напора всасываемой жидкости при обратном ходе насоса открывает обратный клапан 7 и выкидывает газ через газовыпускную трубку 6 бла годаря большой разнице плотностей газовой и жидкой фаз. В осложненных случаях вьшадения солей и парафина

Q

5

20

25 ЗО

р

5

из пластовой жидкости происходит закупорка ячеек сетчатого шнека, что позволит перейти на работу якоря в режиме прототипа, где установлен шнек с непроницаемыми поверхностями витков.

Формула изобретения

3j Якорь ПОП.1, отличающийся тем, что диаметр открытого осевого канала выполнен увеличивающимся снизу вверх.

Фи.г