Газопесочный сепаратор для подземного оборудования скважины Советский патент 1992 года по МПК E21B43/38 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам подземного оборудования скважин, направленных на борьбу с вредным влиянием газа и песка и может применяться при эксплуатации пескующих скважин с высоким газовым фактором.

Известны песочные якоря, устанавливаемые на приеме глубинного насоса, прямого и обращенного типа, содержащие корпус, входной (выходной) трубки и камеры для песка. Якоря данных конструкций имеют ограниченное применение.

Известны газопесочные якоря типа ЯГП-114, содержащие специальную муфту для разделения якоря на верхнюю - газовую и нижнюю - песочную камеры.

Недостатком известных газопесочных якорей является то, что они обладают незначительной эффективностью сепарации.

Известно устройство - скважинный сепаратор (прототип), содержащий корпус, внутри которого установлен сепарирующий узел, выполненный в виде полого шнека с профилированной спиралью с патрубком для отвода жидкости, и снабжено последовательно установленными под сепарирующим узлом делителем потока и стабилизатором.

Недостатком известного устройства является сложность конструкции, ненадежность в работе и низкая степень очистки.

Цель изобретения - повышение степени очистки устройства.

Указанная цель достигается тем, что он снабжен диском с циклонными направляющими, совпадающими с направлением спирали, устанавленным на выступающей части полой приемной трубки, при этом корпус выполнен ступенчатым с расширенной часXIOs

Ю Ю

тыо, диск с циклонными направляющими размещен в большой ступени корпуса, площадь сечения его выполнена большой половины площади сечения трубчатого корпуса, а конец спирали размещен в расширенной средней части корпуса, причем газосепаратор установлен концентрично наружной поверхности подъемных труб, а затрубное пространство с трубным сообщено перепускным клапаном, установленным на самой верхней подъемной трубе.

На фиг. 1 схематично изображен газопесочный якорь в общем виде; на фиг.2 - разрез устройства в сечении А-А.

Газопесочный якорь состоит из песко- ловушки, сепаратора для песка, газосепаратора и перепускного клапана.

Песколовущка состоит из корпуса 1, заглушенного снизу, подсоединенного к сепаратору для песка снизу. Сепаратор для песка состоит из корпуса 2, внутри которого размещена приемная трубка 4 со спиральной лентой 5(с наружи), выполненной в виде полого шнека, спирал снабжена снизу диском 6 с циклонными направляющими 7 совпадающими с направлением спирали, и размещены в верхней части корпуса песко- ловушки, при этом они образуют полость качественной очистки. Допускается применение диска в коническом исполнении.

Газосепаратор 3 выполнен в виде концентрично расположенной полости. Перепускной клапан 10 выполнен в виде шарового клапана 11, работающего из за- трубного пространства в трубное, причем установлен на самой верхней трубе у устья скважины, а газопесочный якорь установлен на башмаке лифтовых труб.

Устройство работает следующим образом.

В скважину, на приеме насоса, спускают газопесочный якорь на насосно-комп- рессорных трубах (НКТ) и устанавливают под динамическим уровнем жидкости, а на самой верхней трубе-перепускной клапан, затем в НКТ на штангах 12 спускают глубинный насос 8 и осуществляют подгонку последнего. После чего насос пускают в работу.

При работе насоса жидкость с газом и песком из скважины по затрубному пространству поступает в верхнюю часть газосепаратора 3 и. изменяя направление, входит в нее и устремляется вниз, при этом газ выделяется из жидкости, направляется вверх по затрубному пространству и по мере накопления в затрубном пространстве перепускается в трубное. Далее жидкость с песком продвигаясь вниз проходит переводник 9 с отверстиями, попадает в кольцевое пространство сепаратора для песка и по спирали движется вниз. Благодаря наличию спирали и диска с циклонными направляющими жидкость с песком приобретает вращательное движение, а частицы песка - центробежные силы, и поступает в расширенную полость песколовушки. При этом мех. примеси (песок), благодаря центробежным силам и инерции, устремляется к стенке корпуса песколовушки. занимая кольцевое положение, движется вниз и оседает в песколовушке, а очищенная жидкость (без мех. примесей) поступает в приемную трубку и на прием насоса и дальше к устью

скважины. Это способствует ускорению процесса пескоотделения и качественной очистки продукции скважины, сбрасывание затрубного газа в трубное пространство способствует увеличению коэффициента

наполнения насоса, соответственно и дебита скважины.

Модель сепаратора для песка, с различными параметрами, апробирована о экспериментальных условиях.

Для этого в лаборатории интенсификации работ добывающих и нагнетательных скважин ТуркменНИПИнефть разработана и изготовлена модель сепаратора для песка, состоящая из стеклянной песколовушки

внутренним диаметром 0,08 м, длиной 0,7 м, стеклянного корпуса сепаратора диаметром 0,060 м, длиной 0,4 м, внутри которого размещен металлический приемный патрубок (внутренним диаметром 0,021 м) со спиралью наружным диаметром 0,058 м и два размера диска с циклонными направляющими из оргстекла диаметрами 0,07 м и 0,057 м, причем площадь сечения последнего равна половине площади поперечного сечения песколовушки.

Для лабораторных работ использовали водопроводную воду непосредственно из крана и подавали в кольцевое пространство

сепаратора, где размещена спираль, а выход из верхней части приемной трубки в специальную емкость. Устанавливают с помощью крана постоянный расход воды 50 см /с, что соответствует дебиту скважины

0 4,3 м /сут. На вход вместе с водой подавали пластовый песок (монжуклинского обнажения пласта) фракции 0,002-0,0015 м. На выходе собирали всю воду с песком в специальную емкость. После чего брали

5 осевший песок в песколовушке и на выходе в емкости отфильтровывали через фильтровальную бумагу, высушивали в сушильном шкафу при температуре 70°С и взвешивали на электронных весах и сравнивали результат пескоочистки при различных вариантах.

Результаты лабораторных испытаний представлены в таблице.

Как видно из таблицы наилучшая степень очистки песка 96,6% достигается в опытах 8-12, т.е. при установке дискав 0,07 м.

Таким образом, предложенное устройство позволяет повысить степень очистки продукции скважины и способствует увеличению дебита и межремонтного периода скважины.

По сравнению с известным устройством предлагаемое устройство имеет следующие преимущества:

-простота в изготовлении;

-повышение степени очистки газа и песка;

-предотвращение заклинивания и абразивного износа оборудования скважины;

-увеличение межремонтного периода скважины;

-увеличение коэффициента наполнения насоса;

-обеспечение дополнительной добычи нефти;

-снижение материальных затрат.

Формула изобретения 1. Газопесочный сепаратор для подземного оборудования скважины, включающий трубчатый корпус с концентрично размещенной в нем верхней частью полой трубки со спиралью, выступающей за пределы последней, узел для соединения с подъемными трубами и газосепаратор, установленный выше приема узла соединения с подъемными трубами. отличающийся тем, что, с целью повышения степени очистки, он снабжен диском с циклонными направляющими, совпадающими с направлением спирали, установленным на выступающей части полой

трубки, при этом трубчатый корпус выполнен ступенчатым с расширенной частью, диск с циклонными направляющими размещен в большей ступени корпуса, площадь сечения диска выполнена большей половины площади сечения большей ступени трубчатого корпуса, а конец спирали размещен в большей части корпуса, причем газосепаратор установлен концентрично наружной поверхности подъемных труб.

2. Сепаратор поп.1.отличающмй- с я тем, что затрубное пространство с трубным сообщено перепускным клапаном, установленным на верхней подъемной трубе.

Фиг.2

Использование: в нефтегазодобывающей промышленности, в частности в устройствах подземного оборудования скважин, направленных на повышение степени очистки, на борьбу с вредным влиянием газа и песка, и может применяться при эксплуатации пескующих скважин с высоким газовым фактором, Сущность изобретения: газопесочный якорь устанавливают на башмаке лифтовых труб и выполняют из песколовуш- ки. сепаратора для песка, газосепаратора, размещенного концентрично подъемным тоубам и установленного на верхней подъемной трубе перепускного клапана. Благодаря наличию спирали и диска с цилонными направляющими повышается степень очистки, предотвращение заклинивания насоса, абразивного износа скважинного оборудования, увеличений межремонтного периода. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.