Скважинный сепаратор двойного действия

 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для разделения газожидкостной смеси, содержащей мехпримеси (МП). Цель - повышение эффективности работы сепаратора при одновременной сепарации газа и песка в условиях повышенных расходов газожидкостной смеси и высокой пенистости сепарируемой жидкости в широком диапазоне дебита скважины. Для этого делитель 9 потока выполнен в виде полого цилиндра 17с щелевыми прорезями 20. образующего с корпусом 1 сепаратора кольцевой канал(К) 19 для отвода МП. Прорези 20 гидравлически связывают проточный К 15, образованный спиралями 13 установленного в корпусе 1 полого перфорированного шнека 12, с контейнером 4 для МП и полостью патрубка (П) 8 для отвода жидкости. Со шнеком 12 П 8 образует кольцевой К 27 для отвода газа. В корпусе 1 установлены газосборная камера 21с отверстием 22 для выхода газа, многокамерный узел 5 предварительной сепарации газа с отверстиями для сообщения с пространством за корпусом 1 и газосборной камерой 21 и камерой 23 гравитационной сепарации газа. На П 8 между его входом и выходом спиралей 13 шнека 12 размещена перегородка 28, образующая с внутренней поверхностью цилиндра кольцевой зазор 29. При вращении потока жидкости по К 15 шнека 12 МП отбрасываются по уклону спиралей 13 к внутренней стенке делителя 9. Перемещаясь по периферии спиралей 13, МП достигают прорезей 20 и через них выносятся в К 19 По К 19 взвешенные частицы МП под действием силы тяжести осаждаются в контейнере 4. Одновременно с процессом сепарации абразивных МП происходит предварительная гравитационная и центробежная сепарация газа, 1 з.п. ф-лы, 2 ил. (Л С ON ю ю ел о VJ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5 )5 Е 21 В 43/38

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

М (21) 4663034/03 (22) 15.03.89 (46) 23.02.91. Бюл. М 7 (71) Нижневартовский научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности. (72) Я,П.Ковальчук, P.Ã.ÑàëüìàíîB, M.ÿ, алялиев, Д.И.Фозекош и В.Ф.Маричев (53) 622.276.5(088.8) (56) Патент США М 3128719, кл. 166-105.5, опублик. 1964.

Авторское свидетельство СССР

М 1308754, кл. Е 21 В 43/38, 1985. (54) СКВАЖИННЫЙ СЕПАРАТОРДВОЙНОГО ДЕЙСТВИЯ (57) Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для разделения газожидкостной смеси, содержащей мехпримеси (МП). Цель — повышение эффективности работы сепаратора при одновременной сепарации газа и песка в условиях повышенных расходов газожидкостной смеси и высокой пенистости сепарируемой жидкости в широком диапазоне дебита скважины. Для этого делитель 9 потока выполнен в виде полого цилиндра 17 с щелевыми прорезями 20, образующего с корпусом 1 сепаратора кольцевой канал(К).

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к устройствам для разделения газожидкостной смеси, содержащей механические примеси, и может быть использовано для защиты от вредного влияния газа и песка глубинных штанговых насосов;

Целью изобретения является повыше- ние эффективности работы сепаратора при

„„ Ы„„1б29507А1

19 для отвода МП, Прорези 20 гидравлически связывают проточный К 15, образованный спиралями 13 установленного в корпусе

1 полого перфорированного шнека 12, с контейнером 4 для МП и полостью патрубка (П)

8 для отвода жидкости. Со шнеком 12 П 8 образует кольцевой К 27 для отвода газа. В корпусе 1 установлены газосборная камера

21 с отверстием 22 для выхода газа, многокамерный узел 5 предварительной сепарации газа с отверстиями для сообщения с пространством за корпусом 1 и газосборной камерой 21 и камерой 23 гравитационной сепарации газа. На П 8 между его входом и выходом спиралей 13 шнека 12 размещена перегородка 28, образующая с внутренней поверхностью цилиндра кольцевой зазор

29. При вращении потока жидкости по К 15 шнека 12 Mfl отбрасываются по уклону спиралей 13 к внутренней стенке делителя

9. Перемещаясь по периферии спиралей 13, Mll достигают прорезей 20 и через них выносятся в К 19. По К 19 взвешенные частицы

МП под действием силы тяжести осаждаются в контейнере 4. Одновременно с процессом сепарации абразивных МП происходит предварительная гравитационная и центробежная сепарация газа, 1 з.п. ф-лы, 2 ил. одновременной сепарации газа и песка в условиях повышенных расходов газожидкостной смеси и высокой пенистости сепарируемой жидкости в широком диапазоне дебита скважин.

На фиг.1 изображен сепаратор, разрез: на фиг,2 — сечение А — А на фиг.1.

Скважинный сепаратор двойного действия (фиг.1) состоит из корпуса 1 с присоеди1629507

25

35

45

55 нительным патрубком 2 и приемными отверстиями 3, контейнера 4 для механических примесей, и размещенных внутри корпуса 1 многокамерного узла 5 предварительной сепарации газа, выполненного в виде перевернутого вверх дном стакана 6 с установленными снаружи кольцами 7, патрубка 8 для -отвода жидкости делителя 9 потока,:сонмещенйого узла 10 центробежной сейарации газа и песка, содержащего полый перфорированный отверстиями 11 и неподвижно установленный шнек 12 со спиралями 13 и хвостовиком 14. Спиралями 13 образован проточный канал 15 шнека 12, на хвостовике 14 предусмотрены отверстия 16.

Делитель 9 потока выполнен в виде полого цилиндра 17 с приемным конусам 18.

Внутри делителя потока размещены спирали 13 шнека 12 совмещенного узла 10 центробежной сепарации газа и песка. Спирали

13 шнека выполнены с уклоном в сторону движения потока.

Между делителем 9 потока и внутренней стенкой корпуса 1 образован кольцевой канал 19 для прохода механических примесей, сообщающийся с патрубком 8 для отвода жидкости и контейнером 4 для механических примесей. На делителе 9 потока по образующей его цилиндра 17 выполнены щелевые прорези 20 (фиг.1 и 2), сообщающие проточный канал 15 шнека 12 с кольцевым каналом 19, Суммарная площадь сечения щелевых прорезей 20 подобрана так, что в потоке гаэожидкостной смеси при движении потока по проточному каналу 15 шнека 12 обеспечивается поле центробежных необходимое для разделения потока смеси на фазы.

Между хвостовиком 14 шнека 12 и внутренней стенкой корпуса 1 образована кольцевая полость, содержащая газосборную камеру 21 с гаэовыпускными отверстиями

22 и камеру 23 гравитационной сепарации газа, разделенные между собой многокамерным узлом 5 предварительной сепарации газа, имеющим отверстие для сообщения с пространством за корпусом 1 и газосборной камерой 21, Кольцевая полость между хвостовиком

14 шнека.12 и внутренней стенкой корпуса

1 разделена кольцами 7 на отдельные камеры 24, причем каждая камера 24 сообщена через приемные отверстия 3 с эатрубным пространством скважины и через отверстия

25 и 26 с газосборнсй камерой 21 и камерой

23 гравитационной сепарации газа. Приемные отверстия 3 размещены против каждой камеры 24 и смещены относительно отверстий 26 на стакане 6 так, что после поступления жидкости через приемные отверстия

3 в камерах 24 поток жидкости изменяет свое направление на 90 в сторону камеры

23 гравитационной сепарации газа.

Патрубок 8 для отвода жидкости размещен внутри полого перфорированного шнека 12 и образует с ним концентричный канал

27, который через отверстия 16 на хвостовике 14 сообщается с газосборной камерой 21.

На выходе спиралей 13 предусмотрена перегородка 28, которая укреплена неподвижно на конце патрубка 8 для отвода жидкости. Между перегородкой 28 и внутренней стенкой делителя 9 потока образован кольцевой зазор 29, площадь сечения которого выбрана с учетом требуемого расхода.отсепарированной жидкости.

При спуске в скважину сепаратор с помощью присоединительного патрубка 2 прикрепляется к приему штангового глубинного насоса (не показан).

Сепаратор работает следующим образом.

Газожидкостная смесь в цикле всасывания насоса поступает (стрелка а) через приемные отверстия 3 в камеры 24 многокамерного узла 5 предварительной сепарации газа. 3а счет смещенных относительно друг от друга отверстий 3 и 26 в камерах 24 изменяется направление движения потока газожидкостной смеси на 90 в сторону камеры 23 гравитационной сепарации газа. При повышенных расходах высокопенистых нефтей поток газожидкостной смеси равномерно распределяется по отдельным камерам 24, что соответственно позволяет уменьшить скорости нисходящего потока в этих камерах, Скорость потока уменьшается пропорционально количеству камер 24 узла 5 предварительной сепарации газа. 3а счет уменьшения скорости нисходящего потока увеличивается абсолютная скорость движения газовых пузырьков вверх.

Отсепарированный гаэ в цикле нагнетания выходит из камер 24 через приемные отверстия 3 в затрубное пространство скважины.

В цикле всасывания поток жидкости из камер 24 через отверстия 26 поступает в камеру 23 гравитационной сепарации газа, где процесс сепарации газа происходит за счет гравитационного разделения фаз. При этом пузырьки газа уносятся вверх(стрелка б) и через отверстия 25 попадают в газосборную камеру 21, Из камеры 23 гравитационной сепарации газа поток жидкости (стрелка a) через конус 18 поступает в совмещенный узел 10 центробежной сепарации газа и песка, где процесс сепарации усиливается за счет поля центробежных сил, возникающих при

1629507 прохождении потока по проточному каналу

15 шнека 12. Под воздействием центробежных сил здесь происходит разделение фаз, . при этом более плотная среда, включающая жидкость и механические примеси, отжима- 5 ется к периферии проточного канала 15, а газовая среда стремится к центру шнека 12.

Газа через отверстия 11 поступает в концентричный канал 27, поднимается вверх (стрелка г) и через отверстия 16 попадает в газосбор- 10 ную камеру 21.

При вращении потока жидкости по проточному каналу 15 шнека 12 механические примеси отбрасываются по уклону спиралей 13 к внутренней стенке делителя 9 пото- 15 ка и, перемещаясь по периферии спиралей

13, достигают щелевых прорезей 20. Механические примеси под воздействием центробежных сил выносятся (стрелка д) через щелевые прорези 20 в кольцевой канал 19 20 для отвода механических примесей. По кольцевому каналу 19 взвешенные частицы механических примесей под действием силы тяжести осаждаются (стрелка е) в контейнере 4 для механических примесей, где они 25 накапливаются.

Жидкость после выхода из проточного канала 15 шнека 12 огибает(стрелка ж) перегородку 28 и через кольцевой зазор 29 30 попадает во внутреннюю полость патрубка

8 для отвода жидкости и далее к приему глубинного штангового насоса. В случае появления на выходе спиралей 13 шнека 12 пузырьков газа перегородка 28 препятству- 35 ет их прохождению в патрубок 8 для отвода жидкости, исключая тем самым попадание газа в прием насоса (не показан). Пузырьки газа через отверстия 11 перфорированного шнека 12 выносятся в концентричный канал 40

27, всплывают вверх и попадают через отверстия 16 в газосборную камеру 21, По мере накопления объема газа в газосборной камере 21 жидкость отжимается до газовыпускных отверстий 22, через которые газ 45 выносится в затрубное пространство скважины.

Скважинный сепаратор обеспечивает совмещение процесса предварительной, гравитационной и центробежной сепарации газа с процессом сепарации абразивных механических примесей. Поэтому использование устройства повышает зффективность одновременной сепарации газа и механических примесей при откачке высокопенистых нефтей, содержащих абразивные механические примеси (песок), обеспечивает надежную защиту насоса в скважине от вредного влияния газа и песка, Формула изобретения

1. Скважинный сепаратор двойного действия. содержащий корпус, контейнер для механических примесей, установленные в корпусе газосборную камеру с отверстием для выхода газа, многокамерный узел предварительной сепарации газа с отверстиями для сообщения с пространством за корпусом и гэзосборной камерой, камеру гравитационной сепарации газа, полый перфорированный шнек со спиралями, образующими проточный канал, патрубок для отвода жидкости, образующий с полым шнеком кольцевой канал для отвода газа, и делитель потока, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности работы его при одновременной сепарации газа и песка s условиях повышенных расходов газожидкостной смеси и высокий пенистости сепарируемой жидкости в широком диапазоне дебита скважин, делитель потока выполнен в виде образующего с корпусом кольцевой канал для отвода мехпримесей полого цилиндра с щелевыми прорезями, гидравлически связывающими проточный канал шнека с контейнером для механических примесей и полостью патрубка для отвода жидкости.

2. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что он снабжен размещенной на патрубке для отвода жидкости между его входом и выходом спиралей шнека перегородкой, образующей с внутренней поверхностью цилиндра кольцевой зазор.

1629507 а юг.2

Составитель В.Борискина

Техред M.Моргентал Корректор М.Максимишинец

Редактор И,Дербак

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 419 Тираж 362 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035., Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Р