Устройство для дросселирования и диспергирования газожидкостного потока Советский патент 1991 года по МПК E21B43/00 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для эксплуатации скважин.

Целью изобретения является повы- шение эффективности регулирования характеристик работы скважины за счет улучшения диспергирования газожидкостного потока.

На фиг.1 схематично изображен шту цер-диспергатор, продольный разрез; ча фиг.2 - проекция проходного канал ,;нспергирующего устройства на горизонтальную плоскость и вид диска свеху1, на фиг.З - схема взаимного рас- положения отверстий в соприкасающихся дисках.

Устройство для дросселирования и диспергирования газожидкостного потока (фиг. 1) содержит корпус 1

расположенный вдоль его оси диспергирующий элемент в виде набора соос- но расположенных в корпусе 1 цилиндрческих дисков 2 с эксцентричными отверстиями 3, образующими канал для прохода газожидкостного потока. Устройство снабжено размещенной между внутренней поверхностью корпуса 1 и наружной поверхностью дисков 2 обомой 4 с входным 5 и выходным 6 отвер стиями, установленной с возможностью вращения в корпусе 1, а диски 2 жестко закреплены в обойме 4 и прилегают друг к другу, отверстия 3 в соприкасающихся дисках 2 смещены между со- бой в радиальном г и угловом Л направлениях, образуя ступенчатый проходной канал 7 (фиг. 3) в виде винтовой линии на поверхности усеченного конуса с вершиной, направленной к входному отверстию 5 обоймы 4 (фиг.1 и 2). Для крепления в обойме 4 диски 2 снабжены буртиком 8, а обойма 4 - продольным пазом, в который вставляют буртики 8 дисков 2 при сборке диспергирующего элемента. Диски 2 зажаты в обойме 4 гайкой 9 с расположенными по кольцу отверстиями 10, выполненными под углом к поверхности

0

0 5

0

, Q Q

5

гайки 9 и являющимися естественным продолжением проходного канала 7. Центры отверстий в гайке 9 и отверстия 3 в последнем (верхнем) диске находятся на одинаковом расстоянии от оси корпуса.

Обойма 4 установлена в корпусе 1 на подшипниках 11 и может вращаться относительно его оси. Для предупреждения попадания в подшипник 11 добываемой продукции (жидкости и газа) применяют фторопластовые уплотни- тельные кольца 12.

С целью снижения потерь давления на входе в штуцер-диспергатор обойма 4 снабжена плавно сужающимся входным отверстием 5. На выходе устройства установлен выпрямитель 13 газожидкостного потока, выполненный в виде сочетания конфузора с диффузором, снабженным дополнительно продольными лопатками 14. Положение обоймы 4 и выпрямителя газожидкостного потока фиксируется гайками 15 и 16 с центральным отверстием.

Штуцер-диспергатор работает следующим образом.

Штуцер-циспергатор устанавливают в муфтовом соединении 17 колонны лифтовых труб 13. Газожидкостная смесь поступает в штуцер-диспергатор через центральное отверстие в нижней ганке 16 и входное отверстие 5 в обойме 4, проходит по винтообразному каналу 7, образованному отверстиями 3 в дисках 2, и выходит через расположенные под углом отверстия 10 в гайке 9, выпрямитель 13 газожидкостного потока, предназначенный для придания газожидкостному потоку одномерного движения, и центральное отверстие в гайке 15. Направление движения газожидкостного потока через штуцер-диспергатор показано на чертеже стрелками.

Дросселирование и диспергирование газожидкостного потока осуществляется в образованном отверстиями дисков винтообразном проходном канале, имеющим вид усеченного конуса с вершиной,

5i

направленной к входному отверстию 5 о(юймы 4. При такой форме выполнения проходного канала значительно унслп- чивается его длина, что повышает ne пень дросселирования и дисгергпропа- ния гаэожидкостного потока при той же высоте штуцера-диспергатора или позволяет уменьшить его высоту при одинаковой эффективности воздействия на газожидкостный поток.

Проходной канал 7 в диспергирующем элементе составлен из равных по высоте и смещенных относительно оси корпуса в радиальном и угловом на- правле иях цилиндрических отверстий 3 в дисках 2. Величина смещения центров отпергтня 3 в соприкасающихся дисках может изменяться от нуля до диаметра отверстия d. При отсутствии с ;|- ШРНИЯ отверстия 3 образуют пертикатьныи цилиндрический канал минимальной длины и наименьшего сопротивления. При величине сме щенич, равной d и больше, отверстия 3 и соприкасающихся дисках 2 полностью перекрываются телами дисков и проходной канал не образуется. Смещение центров отверстил 3 в дисках 2 приводит к ум ньп/ени.ю сечения про- хидного канала на границах дисков (см. фиг.З, на ко горой проходной нал на границах л.сков заштрихован) . В результате создаются местные сопротивления на границах дисков 2 и изменяется сечение проходного канала 7 по его длине. При этом на острых кромках отверстий 3 в местах соприкосновения дисков 2 образуются дополнительные центры турбулизацин газожидкостного потока, способствующие повышению эффективности ее дросселирования и диспергирования. Выбором величины смещения центров отверстий 3 в дисках 2 можно регули ровать длину проходного канала 7 и значение гидравлических сопротивлений движению газожидкостного потока.

Важной отличительной способностью предлагаемой конструкции штуцера-диспергатора, способствующей повышению эффективности дросселирования и диспергирования гаэожидкостной смеси, является дополнительное воздействие на газожидкостный поток центробежными силами, возникающими при вращении обоймы 4 с дисками 2. Оно происходит под воздействием горизонтальной составляющей реактивной силы, связанной

,469

с выполнением выходного отверстия 10 в гайке 9 под углом к плоскости дисков 2. Направление вращения обоймы 4 противоположно направлению движения газожидкостной смеси по проходному каналу 7. В случае изготовления выходного отверстия 10 вертикальным обойма 4 вращалась бы в направлении

0 движения газожидкостного потока за счет сил трения жидкости и газа о поверхность проходного канала 7 в дисках 2. Выполнение проходного канала 7 винтообразным, в форме усеченного

15 конуса с вершиной, направленной к входному отверстию 5 обоймы 4, позволяет увеличить момент импульса за счет увеличения расстояния от центра выходного отверстия 10 к оси кор20 пуса 1. В результате возрастает угловая скорость вращения обоймы 4. В процессе вращения обоймы 4 с дисками 2 происходит интенсивное-перемешивание и турбулиэацмя газожидкостного

25 потока, сопровождающиеся ее диспергированием.

Применение в предлагаемой конструкции штуцера-диспергатора проходного канала 7 в форме винтовой

30 линии, нанесенной на поверхность

усеченного конуса с вершиной, направленной к входному отверстию 5 обоймы . 4, изготовление канала 7 ступенчатым в виде набора отдельных цилиндричесtc ких отверстий 3, смещенных между собой в радиальном и угловом направлениях, и дополнительное воздействие на газожидкостный поток центробежными силами, возникающими за счет

40 вращения диспергирующего элемента, позволяют повысить эффективность дросселирования и диспергирования газожидкостной смеси. В результате повышается надежность регулирования

45 характеристик работы скважин, снижаются потери давления в лифтовых трубах и в среднем на 5-7% увеличиваются дебиты газа и жидкости (конденсата, нефти).

50 Предлагаемый штуцер-диспергатор це- целесообразно использовать при эксплуатации газовых скважин с жидкостью и нефтяных скважин.

Формула изобретения

Устройство для дросселирования и диспергирования газожидкостного потока, содержащее корпус и диспергирующий элемент в виде Набора соосно расположенных в корпусе цилиндрических дисков с эксцентричными отверстиями, образующими канал для прохода газожидкостного потока, о т л и1 ч а ю- щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности регулирования характеристик работы скважины за счет улучшения диспергирования газожидкостного потока, оно снабжено размещенной между внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью дис

ков обоймой с входным и выгодным отверстиями, установленной с возможностью вращения в корпусе, а диски жестко закреплены в обойме и прилегают друг к другу, отверстия в соприкасающихся дисках смещены между собой в радиальном и угловом направ- ле«иях, образуя ступенчатый проходной канал в виде винтовой линии на поверхности усеченного конуса с вершиной, направленной к входному отверстию обоймы.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности. Цель изобретения - повышение эффективности регулирования характеристик работы скважины за счет улучшения диспергирования газожидкостного потока. Устройство содержит корпус 1, установленную с возможностью вращения в нем обойму 4. В обойме 4 жестко закреплены диски 2 с отверстиями 3, образующими ступенчатый проходной канал (СПК) 7 в виде винтовой линии

Фиг. 2

Составитель В.Борискина Редактор Ю.Середа Техред М.Дидык

аказ 1330

Тираж 377

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Фиг.З

Корректор с.Шекмар

Подписное