Скважинный вихревой газосепаратор (варианты)


 


Владельцы патента RU 2547854:

Акционерное общество "Новомет-Пермь" (АО "Новомет-Пермь") (RU)

Группа изобретений относится к нефтедобывающей промышленности и может быть применена при добыче нефти с большими значениями газового фактора и дебита. Технический результат заключается в увеличении коэффициента сепарации и повышении надежности работы. Скважинный вихревой газосепаратор по первому варианту выполнения включает в себя корпус с защитной гильзой, входной модуль, вал, шнек, разделительное устройство, вихревую камеру, выполненную между шнеком и разделительным устройством, и осевое колесо, размещенное внутри вихревой камеры, причем газосепаратор дополнительно снабжен рабочим осевым колесом и направляющим аппаратом, установленными на валу перед шнеком, шнек запрессован в защитную гильзу и выполнен с центральным отверстием, через которое пропущен вал, а длина вихревой камеры не превышает длину шнека. Скважинный вихревой газосепаратор по второму варианту выполнения включает в себя корпус с защитной гильзой, входной модуль, вал, шнек, разделительное устройство, осевое колесо и вихревую камеру, выполненную над шнеком, причем газосепаратор дополнительно снабжен рабочим осевым колесом и направляющим аппаратом, установленными на валу перед шнеком, шнек запрессован в защитную гильзу и выполнен с центральным отверстием, через которое пропущен вал, а длина вихревой камеры не превышает длину шнека, при этом осевое колесо расположено непосредственно перед разделительным устройством. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретения относятся к нефтепромысловому оборудованию, в частности к погружным газосепараторам, предназначенным для отделения газа от пластовой жидкости, и могут быть применены при добыче нефти с большими значениями газового фактора и дебита.

Известен газовый сепаратор [патент №2379500 РФ, МПК Е21В 43/38, опубл. 03.03.2008], содержащий цилиндрический корпус и вал, на котором последовательно по направлению потока расположены: узел ввода, напорный узел, сепарационный узел и узел отвода отсепарированного газа в затрубное пространство. Сепарационный узел выполнен в виде шнека с переменным шагом, лопасть которого образует с осью вращения в меридианальном сечении постоянный или монотонно уменьшающийся от входа к выходу угол в диапазоне от 90 до 30°, при этом лопасть шнека в сечении, перпендикулярном оси вращения, выполнена с утоньшением к периферии.

Недостаток этой конструкции состоит в том, что рабочий диапазон подач газосепаратора, в котором происходит эффективное отделение газа от жидкости, не перекрывает все рабочие диапазоны подач насосов габарита. Указанная конструкция работоспособна только на малых и средних дебитах. При достижении высоких значений подачи напор, создаваемый устройством, принимает отрицательные значения, что способствует подсосу отсепарированного газа основным насосом через выкидные отверстия и снижению сепарирующей способности устройства.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является скважинный вихревой газосепаратор производства Schlumberger (www.slb.com/oilfield), включающий входной модуль с отверстиями, корпус с защитной гильзой, вращающийся вал, на котором насажены шнек и осевое колесо, последнее размещено внутри вихревой камеры, выполненной между шнеком и разделительным устройством, установленным на выходе сепаратора. Защитная гильза размещена на всей длине шнека. Осевое колесо делит вихревую камеру на две части, при этом суммарная длина этих частей превышает длину шнека.

Недостатками данного газосепаратора является высокая вероятность перерезания корпуса в области расположения шнека при наличии механических примесей в добываемой жидкости, отбрасываемых центробежными силами к стенкам защитной гильзы, а также возможность попадания в насос газожидкостной смеси из затруба через выкидные отверстия газосепаратора. Последнее связанно с тем фактом, что конструкция имеет низкие значения напора, обусловленные существенной протяженностью вихревой камеры - участков с большим гидравлическим сопротивлением.

Задачей настоящего изобретения является разработка вихревого газосепаратора с увеличенным коэффициентом сепарации и повышенной абразивной стойкостью, способного развивать положительный напор для предотвращения подсасывания отсепарированного газа насосом.

Указанный технический результат получен за счет того, что скважинный вихревой газосепаратор, включающий в себя корпус с защитной гильзой, входной модуль, вал, шнек, разделительное устройство, вихревую камеру, выполненную между шнеком и разделительным устройством, и осевое колесо, размещенное внутри вихревой камеры, отличается тем, что он дополнительно снабжен рабочим осевом колесом и направляющим аппаратом, установленными на валу перед шнеком, шнек запрессован в защитную гильзу и выполнен с центральным отверстием, через которое пропущен вал, а длина вихревой камеры не превышает длину шнека.

В другом варианте исполнения в отличие от прототипа осевое колесо расположено после вихревой камеры непосредственно перед разделительным устройством.

Для защиты корпуса от перерезания абразивными частицами целесообразно, чтобы защитная гильза охватывала газосепаратор от выхода из направляющего аппарата до разделительного устройства.

Оптимальное соотношение длин вихревой камеры и запрессованного в защитной гильзе шнека находится в интервале от 0,2 до 1,0. При соотношении длин меньше 0,2 в вихревой камере не успевают образоваться свободные вихри и коэффициент сепарации снижается, а при значении больше 1,0 энергия потока начинает падать, что приводит к снижению напора, создаваемого газосепаратором.

Сущность изобретений поясняется чертежом, где на фиг. представлен общий вид заявляемого устройства.

Газосепаратор содержит цилиндрический корпус 1, входной модуль 2, осевое рабочее колесо 3 и направляющий аппарат 4, насаженные на вал 10 и образующие напорную ступень, шнек 5, вихревую камеру 9, осевое колесо 7 и разделительное устройство 8 для выброса газа в затрубное пространство. Стационарный шнек 5 жестко запрессован в защитную гильзу 6, закрепленную на корпусе 1. Внутри шнека 5 выполнено центральное отверстие, через которое проходит вращающийся вал 10, при этом диаметр центрального отверстия больше диаметра вала 10 газосепаратора. Защитная гильза 6, предохраняющая корпус 1 от перерезания, размещена между направляющим аппаратом 4 и разделительным устройством 8. Вихревая камера 9, выполненная выше шнека 5 в кольцевой полости между гильзой 6 и валом 10, служит для увеличения коэффициента сепарации. Длина вихревой камеры 9 равна или меньше длины шнека 5. В первом варианте осевое колесо 7, как и в прототипе, размещено внутри вихревой камеры 9 с созданием между ним и разделительным устройством 8 дополнительной вихревой зоны (не показано). Во втором варианте осевое колесо 7 расположено после вихревой камеры 9 непосредственно перед разделительным устройством 8 и предназначено для предотвращения подсасывания отсепарированного газа за счет нагнетания его в затрубное пространство. Геометрия лопастей осевых рабочих колес выбирается в зависимости от объема жидкости, проходящей через газосепаратор.

Газосепаратор работает следующим образом.

При включении установки газожидкостная смесь через входной модуль 2 поступает в напорную ступень, где происходит повышение давления потока газожидкостной смеси и частичная сепарация газовой фазы от жидкости за счет действия центробежных сил, создаваемых рабочим осевым колесом 3, вращающимся на валу 10 вихревого газосепаратора. Затем поток газожидкостной смеси попадает на вход в стационарный шнек 5 и продолжает движение по спирали вдоль его неподвижной лопасти, во время которого происходит перенос жидкой фазы к периферии. Закрученный и частично отделенный от газа поток смеси будет продолжать крутиться и разделяться на газовую и жидкую фазу в вихревой камере 9. При попадании в вихревую камеру 9 кинетическая энергия потока снижается, поэтому давление, создаваемое вихревым газосепаратором, падает. Но при дальнейшем прохождении потока через осевое колесо 7, вращающееся на валу 10, напор, создаваемый вихревым газосепаратором, повышается, благодаря чему блокируется проход отсепарированного газа в обратную сторону и отделившийся газ через разделительное устройство 8 выбрасывается в затрубное пространство, а жидкость поднимается выше на прием насоса.

Таким образом, использование заявляемой конструкции позволяет повысить эффективность работы газосепаратора, в том числе при больших подачах по газожидкостной смеси, и получить положительные значения напора, предотвращающие подсасывание отсепарированного газа через выкидные отверстия основным насосом.

Минимальное количество вращающихся элементов в газосепараторе приводит к повышению надежности конструкции в целом, а также к повышению абразивной стойкости за счет снижения величины центробежных сил, отжимающих механические частицы к защитной гильзе.

1. Скважинный вихревой газосепаратор, включающий в себя корпус с защитной гильзой, входной модуль, вал, шнек, разделительное устройство, вихревую камеру, выполненную между шнеком и разделительным устройством, и осевое колесо, размещенное внутри вихревой камеры, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен рабочим осевым колесом и направляющим аппаратом, установленными на валу перед шнеком, шнек запрессован в защитную гильзу и выполнен с центральным отверстием, через которое пропущен вал, а длина вихревой камеры не превышает длину шнека.

2. Газосепаратор по п.1, отличающийся тем, что защитная гильза размещена между направляющим аппаратом и разделительным устройством.

3. Газосепаратор по п.1, отличающийся тем, что соотношение длин вихревой камеры и шнека находится в интервале от 0,2 до 1.

4. Скважинный вихревой газосепаратор, включающий в себя корпус с защитной гильзой, входной модуль, вал, шнек, разделительное устройство, осевое колесо и вихревую камеру, выполненную над шнеком, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен рабочим осевым колесом и направляющим аппаратом, установленными на валу перед шнеком, шнек запрессован в защитную гильзу и выполнен с центральным отверстием, через которое пропущен вал, а длина вихревой камеры не превышает длину шнека, при этом осевое колесо расположено непосредственно перед разделительным устройством.

5. Газосепаратор по п.4, отличающийся тем, что защитная гильза размещена между направляющим аппаратом и разделительным устройством.

6. Газосепаратор по п.4, отличающийся тем, что соотношение длин вихревой камеры и шнека находится в интервале от 0,2 до 1.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к газовой промышленности. Технический результат заключается в повышении эффективности сепарации жидкости из газожидкостного потока со сбросом ее в скважину под уровень газоводяного контакта.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть применено для разработки многопластовых залежей нефти. Способ включает спуск колонны труб с фильтром ниже уровня жидкости в скважине, отбор продукции из скважины, разделение нефти и воды в стволе скважины, закачку воды в другой пласт, подъем нефти на поверхность.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть применено для разработки неоднородных терригенных или карбонатных продуктивных пластов. Способ включает спуск в ствол добывающей скважины ниже уровня жидкости колонны труб с насосами, а также с установленными на концах труб фильтрами, отбор продукции из нижнего продуктивного пласта, раздел нефти и воды в стволе скважины, закачку воды в верхний пласт, подъем нефти на поверхность.

Изобретение относится к области эксплуатации скважин различного назначения, преимущественно нефтяных, осложненных пескопроявлением, и предназначено для очистки пластового флюида от песка и механических примесей.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для эксплуатации водозаборных скважин с содержанием попутной нефти в продукции, а также высокообводненных нефтяных скважин, используемых в качестве скважин-доноров - водозаборных.

Изобретение относится к исследованию газонефтяных скважин на многопластовых залежах с существенными различиями параметров работы пластов. Способ включает определение значений дебитов верхнего и нижнего пластов и пластовых давлений, а также степень обводненности продукции нижнего пласта.

Группа изобретений относится к скважинным устройствам, способам разделения жидкостей и твердых веществ в скважине, а также к способам подготовки системы разделения скважинных флюидов и твердых веществ.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение в системе поддержания пластового давления при межскважинной перекачке воды. Техническим результатом является упрощение конструкции и повышение надёжности внутрискважинного оборудования для разделения нефти от воды с обеспечением качественной очистки добываемой воды от нефти в скважине-доноре.

Предлагаемое изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для эксплуатации водозаборных скважин с содержанием попутной нефти в продукции, а также высокообводненных нефтяных скважин, используемых в качестве скважин-доноров (водозаборных).

Изобретение относится к газосепараторам и может использоваться в составе погружных центробежных насосов для добычи нефти, воды и других жидкостей из скважин. Технический результат заключается в повышении эффективности сепарации жидкости и газа.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть применено для кустового сброса и утилизации попутно добываемой воды на нефтяных месторождениях поздней стадии разработки. Способ включает замер приемистости нагнетательной скважины, подачу продукции одной или более добывающих скважин в скважину для предварительного сброса воды, замер плотностей количества сырой нефти и газа, а также обводненности сырой нефти, плотностей нефти и воды, поступающих в скважину для предварительного сброса воды, деление в ней продукции на частично обезвоженную нефть, газ и воду, направление частично обезвоженной нефти и газа в сборный коллектор, подачу сброшенной воды в нагнетательную скважину. Определяют совместимость сброшенной воды с водой пласта, в который производится закачка из нагнетательной скважины, при совместимости вод нагнетательную скважину оснащают устройством для создания давления воды, достаточного для закачки воды в пласт, например, электроцентробежным насосом-«перевертышем». Это устройство выполняется с возможностью изменения подачи, например частотно-регулируемым приводом для электроцентробежного насоса-«перевертыша». Его устанавливают на минимальную подачу, определяют соответствие качества сброшенной воды геологическим условиям пласта. При неудовлетворительном качестве сброшенной воды она направляется в сборный коллектор, при удовлетворительном ее направляют в нагнетательную скважину, замеряют количество поступающей в нагнетательную скважину сброшенной воды, затем с выбранным постоянным или переменным шагом производят увеличение подачи устройства для создания давления воды. Это увеличение производится до тех пор, пока качество сброшенной воды удовлетворяет геологическим условиям пласта. Технический результат заключается в повышении эффективности кустового сброса и утилизации попутно добываемой воды. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 пр.

Группа изобретений относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к эксплуатации нефтяных месторождений с высокой обводненностью добываемой продукции. Технический результат - повышение эффективности эксплуатации за счет применения более эффективного гравитационного разделения воды и нефти в скважине. По способу определяют общее количество скважин месторождения с высокой обводненностью. Определяют геометрическое расположение пласта-донора по отношению к поглощающему горизонту для каждой скважины. Определяют приемистость поглощающего горизонта для каждой скважины. Определяют суточный объем попутно добываемой воды для каждой скважины. На основании полученных данных, по меньшей мере по геометрическому расположению пласта-донора по отношению к поглощающему горизонту, а также из условия, что приемистость поглощающего горизонта выше суточного объема попутно добываемой воды, определяют вид насосной системы двойного действия. Это определяют из условия обеспечения последующей закачки попутно добываемой воды в поглощающий вышележащий либо нижележащий пласт для каждой скважины. При закачке попутно добываемой воды в вышележащий пласт в выкидную линию подают меньше жидкости, чем откачивают скважинной штанговой насосной установкой. Под тройником на устье скважин размещают дополнительное уплотнение устьевого штока для восприятия давления. При закачке попутно добываемой воды в нижележащий пласт штанговую насосную установку оснащают хвостовиком и дополнительным плунжером для воды, связанным с основным плунжером и обеспечивающим возможность преодоления давления поглощающего пласта. Осуществляют эксплуатацию, по меньшей мере, одной скважины месторождения с высокой обводненностью с использованием скважинной штанговой насосной установки с насосной системой определенного вида. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к устройствам для применения в нефтяной промышленности и водном хозяйстве, в частности в электропогружных насосных агрегатах для добычи жидкости из скважин. Технический результат заключается в повышении надежности и эффективности очистки перекачиваемой жидкости от механических примесей. Сепаратор механических примесей для жидкости включает цилиндрический корпус с приемными отверстиями и соединительными элементами в верхней и нижней части, установленный в нем сепарирующий узел со сливным патрубком для отвода жидкости и заглушенный снизу отстойник для сбора механических примесей. В цилиндрическом корпусе, состоящем из головки с приемными тангенциальными отверстиями, обоймы и переходника, нижняя часть головки со вставкой, размещенной внутри обоймы, составляют гидроциклон, а внутренние цилиндрические расточки в нижней части головки и конусообразные отверстия внутри вставки образуют, по меньшей мере, две гидроциклонные камеры. Верхние выходные концы сливных патрубков гидроциклонных камер расположены выше приемных тангенциальных отверстий, гидравлически изолированы относительно них втулками и через общую полость связаны с приемом насоса, а каждая гидроциклонная камера выполнена с единственным тангенциальным отверстием. 2 ил.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и, в частности, к эксплуатации глубинно-насосных скважин с газопроявлениями. Технический результат - повышение сепарационной способности, ускорение процесса освоения скважин и вывода их на технологический режим работы, упрощение конструкции. Глубинно-насосная установка включает штанговый насос, трубу-хвостовик с обратным клапаном, установленные на пакере. На упоры трубы-хвостовика насажен коммутатор, который гидравлически соединяет упомянутую трубу-хвостовик через обратный клапан, установленный на его верхнем конце с трубой-свечой. Длина этой свечи превышает расстояние от динамического уровня до глубины подвески насоса. При этом труба-хвостовик с трубой-свечой образуют гидравлический канал сообщения забоя скважины с затрубным пространством. Параллельно трубе-свече на верхней полумуфте упомянутого коммутатора установлен штанговый насос. При этом нижний торец коммутатора выполнен в виде усеченного конуса с основанием, направленным вниз, а по наружному диаметру снабжен центраторами. 1 ил.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано для защиты погружных нефтяных насосов от гидроабразивного износа. Технический результат заключается в увеличении наработки погружной насосной установки за счет предотвращения засорения скважины мелкими механическими примесями. Погружной сепаратор механических примесей содержит корпус с входными отверстиями и выходными каналами, шнек и защитную гильзу, установленную в корпусе с образованием кольцевого зазора. Гильза выполнена перфорированной в области шнека для отхода от него потока с отсепарированными механическими примесями, а кольцевой зазор в верхней части выполнен с сужением и соединен с выходными каналами. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть применено для кустового сброса и утилизации попутно добываемой воды на нефтяных месторождениях поздней стадии разработки. Технический результат - повышение эффективности кустового сброса и утилизации попутно добываемой воды. По способу замеряют приемистость нагнетательной скважины. Подают продукцию одной или более добывающих скважин в скважину или шурф для предварительного сброса воды. Замеряют количество сырой нефти и газа, а также обводненность сырой нефти, плотность нефти и воды, поступающих в скважину или шурф для предварительного сброса воды. Делят скважинную продукцию на частично обезвоженную нефть, газ и воду. Направляют частично обезвоженную нефть и газ в сборный коллектор. Подают сброшенную воду в нагнетательную скважину. Определяют совместимость сброшенной воды с водой пласта. При совместимости вод нагнетательную скважину оснащают устройством для создания давления воды, достаточного для закачки воды в пласт, выполненного с возможностью изменения подачи и, в том числе, минимальной подачи. Определяют соответствие качества сброшенной воды геологическим условиям пласта. При неудовлетворительном качестве сброшенной воды ее направляют в сборный коллектор. При удовлетворительном качестве сброшенной воды ее направляют в нагнетательную скважину. Замеряют количество поступающей в нагнетательную скважину сброшенной воды. Затем с выбранным постоянным или переменным шагом производят увеличение подачи устройства для создания давления воды. Увеличение подачи воды производят до тех пор, пока качество сброшенной воды удовлетворяет геологическим условиям пласта. При этом, когда из скважины или шурфа для предварительного сброса воды частично обезвоженная сырая нефть с газом поступает в сборный коллектор, то на входе в скважину или шурф повышают давление поступающей скважинной продукции по меньшей мере на величину потерь давления при сепарации, и/или повышают количество сбрасываемой воды, и/или пропускают через скважину или шурф всю скважинную продукцию, проходящую по сборному коллектору. Повышение давления обеспечивают таким образом, что всю частично обезвоженную нефть с газом направляют в сборный коллектор. При этом исключают возможность попадания нефти в трубопровод отвода воды. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх