EA017399B1 - Газожидкостный сепаратор - Google Patents

Газожидкостный сепаратор Download PDF

Info

Publication number
EA017399B1
EA017399B1 EA201070921A EA201070921A EA017399B1 EA 017399 B1 EA017399 B1 EA 017399B1 EA 201070921 A EA201070921 A EA 201070921A EA 201070921 A EA201070921 A EA 201070921A EA 017399 B1 EA017399 B1 EA 017399B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
gas
pipe
liquid separator
tubular section
liquid
Prior art date
Application number
EA201070921A
Other languages
English (en)
Other versions
EA201070921A1 (ru
Inventor
Сверре Томас Хольте
Original Assignee
Статойл Аса
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Статойл Аса filed Critical Статойл Аса
Publication of EA201070921A1 publication Critical patent/EA201070921A1/ru
Publication of EA017399B1 publication Critical patent/EA017399B1/ru

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/34Arrangements for separating materials produced by the well
    • E21B43/38Arrangements for separating materials produced by the well in the well
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D19/00Degasification of liquids
    • B01D19/0042Degasification of liquids modifying the liquid flow
    • B01D19/0052Degasification of liquids modifying the liquid flow in rotating vessels, vessels containing movable parts or in which centrifugal movement is caused
    • B01D19/0057Degasification of liquids modifying the liquid flow in rotating vessels, vessels containing movable parts or in which centrifugal movement is caused the centrifugal movement being caused by a vortex, e.g. using a cyclone, or by a tangential inlet
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D45/00Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces
    • B01D45/12Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces
    • B01D45/16Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces generated by the winding course of the gas stream, the centrifugal forces being generated solely or partly by mechanical means, e.g. fixed swirl vanes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04CAPPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C3/00Apparatus in which the axial direction of the vortex flow following a screw-thread type line remains unchanged ; Devices in which one of the two discharge ducts returns centrally through the vortex chamber, a reverse-flow vortex being prevented by bulkheads in the central discharge duct
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04CAPPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C3/00Apparatus in which the axial direction of the vortex flow following a screw-thread type line remains unchanged ; Devices in which one of the two discharge ducts returns centrally through the vortex chamber, a reverse-flow vortex being prevented by bulkheads in the central discharge duct
    • B04C3/06Construction of inlets or outlets to the vortex chamber
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/12Methods or apparatus for controlling the flow of the obtained fluid to or in wells
    • E21B43/121Lifting well fluids
    • E21B43/124Adaptation of jet-pump systems
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04CAPPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C3/00Apparatus in which the axial direction of the vortex flow following a screw-thread type line remains unchanged ; Devices in which one of the two discharge ducts returns centrally through the vortex chamber, a reverse-flow vortex being prevented by bulkheads in the central discharge duct
    • B04C2003/006Construction of elements by which the vortex flow is generated or degenerated

Abstract

Изобретение относится к газожидкостному сепаратору (19) для отделения свободной воды на забойной позиции газовой скважины, который содержит центробежный сепаратор (37) в трубчатом участке (23), образующем входное (27) и выходное (29) отверстия газа. Выше по потоку от центробежного сепаратора (37) трубчатый участок (23) оборудован множеством дренажных отверстий (47), через которые свободная вода, центрифугированная на трубчатый участок (23), входит в кольцевую трубу (33), обеспечивающую слив собранной воды под действием силы тяжести. Выше по потоку от дренажных отверстий (47) размещен струйный насос (51). Струйный насос (51) приводится в действие потоком газа для создания разрежения в трубе (33) и отсасывания обратно газа, вошедшего в трубу (33) через дренажные отверстия (47). Газожидкостный сепаратор (19) не имеет движущихся частей и исключает необходимость мониторинга или регулировки процесса разделения.

Description

Настоящее изобретение относится к газожидкостному сепаратору для отделения жидкости, конкретно воды, захваченной в поток газа. Изобретение дополнительно относится к конструкции системы труб газовой скважины, содержащей газожидкостный сепаратор.
При добыче природного газа из газовой скважины газ часто захватывает свободную жидкость, например воду в форме капель. Обычно жидкость удаляют из газа на наземном оборудовании газовой скважины перед сжижением или транспортировкой газа.
В области добычи нефти, в общем, известно отделение газа на забое скважины для улучшения темпа добычи. Из патента США № 5431228 известен газожидкостный сепаратор. Сепаратор содержит, в общем, спиральную перегородку, обусловливающую вращение смеси жидкости и газа. Центробежные силы, таким образом, действующие на газожидкостный поток, обусловливают перемещение жидкости к радиальному внешнему участку пути потока, обеспечивая прохождение газа, в общем, через центральный участок. На выпускном конце сепаратора труба забирает газ на центральном участке пути потока и перемещает его в кольцевое пространство между эксплуатационной насосно-компрессорной трубой и эксплуатационной обсадной колонной, окружающей насосно-компрессорную трубу. Поток жидкости продолжает перемещаться вверх по эксплуатационной насосно-компрессорной трубе к наземному оборудованию скважины в обычном режиме. Газ, отделенный от жидкости, также проходит на поверхность. Аналогичные забойные газожидкостные сепараторы известны из патентов США № 6036749 и 6755250.
Скопление жидкости в продуктивной зоне газовой скважины может оказывать существенное воздействие на продуктивность скважины, поскольку жидкость должна создавать дополнительное противодавление на продуктивную зону. Для удаления такой жидкости и, таким образом, восстановления притока газа в патенте США 2005/0155769 А1 предложена установка на забое в эксплуатационной насоснокомпрессорной трубе струйного насоса с приводом от газового потока, проходящего через эксплуатационную насосно-компрессорную трубу к наземному оборудованию скважины. Струйный насос выполнен по типу трубы Вентури и засасывает жидкость с забоя скважины через трубу райзера. Труба райзера выходит на струйный насос в распылительном сопле, диффундирующем жидкость в аэрозоль, закачиваемый в газовый поток, захватывающий жидкость и переносящий к наземному оборудованию скважины. Аналогичные конструкции со струйными насосами для использования в газовых или нефтяных скважинах описаны в патентах США № 6250384 В1 и 4171016, или публикации патентной заявки США 2004/0129428 А1, или патента Великобритании 2422159 А.
Целью настоящего изобретения является создание газожидкостного сепаратора для отделения свободной жидкости из потока газа без использования подвижных частей и с минимальной необходимостью мониторинга или регулирования процесса разделения или без нее.
Согласно изобретению газожидкостный сепаратор содержит трубчатый участок, имеющий кольцеобразную стенку, образующую входное отверстие газа и выходное отверстие газа на расстоянии по оси от входного отверстия газа, центробежный сепаратор, расположенный коаксиально в трубчатом участке по осевой линии между входным отверстием газа и выходным отверстием газа, трубу, расположенную снаружи трубчатого участка, по меньшей мере один дренажный канал, проходящий через кольцеобразную стенку трубчатого участка, примыкающий к зоне выходного отверстия газа центробежного сепаратора и соединяющий собирающую жидкость внутреннюю поверхность кольцеобразной стенки в зоне выходного отверстия газа центробежного сепаратора с внутренним объемом короба, и всасывающее средство, имеющее по меньшей мере один всасывающий патрубок, соединенный с коробом для создания разрежения в трубе и отсасывания газа из короба.
Центробежный сепаратор обеспечивает вращение или вихревое движение потока газа, проходящего через трубчатый участок, вокруг продольной оси трубчатого участка. Поскольку плотность капель жидкости выше плотности газа, капли поджимаются радиально наружу и собираются на внутренней поверхности кольцеобразной стенки, тогда как газ, проходящий через трубчатый участок, концентрируется в центральной области трубчатого участка. Жидкость, собранная на кольцеобразной стенке, проходит по меньшей мере через один дренажный канал в короб, в котором жидкость стекает, предпочтительно только под действием силы тяжести.
Всасывающее средство создает разрежение, т.е. давление газа меньше давления газа в трубчатом участке в зоне выходного отверстия центробежного сепаратора. Разрежение обеспечивает эффективное прохождение жидкости по меньшей мере через один дренажный канал в короб с отсасыванием газа из трубы.
В предпочтительном варианте осуществления всасывающим средством является струйный насос, также известный как эжектор по типу трубки Вентури. Струйный насос, который может иметь обычную конструкцию, расположен в трубчатом участке так, что приводится в действие газом, проходящим по трубчатому участку. Струйный насос размещен по осевой линии по меньшей мере между одним дренажным каналом и выходным отверстием газа трубчатого участка и имеет по меньшей мере свой один всасывающий патрубок, соединенный с коробом для создания разрежения в коробе и отсасывания газа из короба. Поскольку во время работы газожидкостного сепаратора не только жидкость выходит по меньшей мере через один дренажный канал короба, но также некоторая часть газа, даже если площадь сечения дренажного канала мала, струйный насос предотвращает потери газа с повторным входом данного
- 1 017399 газа в основной поток газа. Струйный насос может иметь обычную конструкцию. Ось струйного насоса может проходить в любом направлении между вертикальным и горизонтальным.
Газожидкостный сепаратор имеет простую конструкцию и удаляет свободную жидкость из потока газа как с горизонтальным, так и вертикальным устройствами. Сепаратор не имеет движущихся частей и имеет малые габариты, как длину, так и диаметр. При эксплуатации создается только незначительный перепад давления газа между входным и выходным отверстиями газа, обычно в 0,1-0,2 бар (10-20 кПа). Благодаря конструкции газожидкостного сепаратора разрежение, создаваемое струйным насосом, должно быть уравновешено подбором размеров каналов дренажа жидкости и подбором размера всасывающего патрубка струйного насоса.
Интенсивность подачи и всасывания струйного насоса можно легко адаптировать к расходу газа в трубчатом участке и расходу жидкости. Расход жидкости можно адаптировать подбором подходящих размеров центробежного сепаратора и дренажных каналов, связанных с ним. Испытания показали, что практически нет ограничений по давлению газа. Давление газа в трубчатом участке может находиться в диапазоне, например, от 20 до 80 бар (2000-8000 кПа). В отличие от известных газожидкостных сепараторов, сепаратор согласно изобретению менее зависим от изменений разницы плотности между газом и жидкостью.
Трубчатый участок, струйный насос и центробежный сепаратор предпочтительно устанавливают с образованием единого блока. Струйный насос и центробежный сепаратор также могут являться отдельно размещенными конструктивными частями, соединенными друг с другом газовой трубой. Дополнительно, легко понять, что также можно использовать другое всасывающее средство вместо струйного насоса, например насос с приводом от двигателя.
Предпочтительно труба содержит участок, проходящий вниз по меньшей мере от одного дренажного канала для обеспечения слива отделенной жидкости только под действием силы тяжести, в частности, если потоку газа, вышедшему по меньшей мере через один дренажный канал в трубу, обеспечено прохождение вверх, например, к наземному оборудованию газовой скважины.
В предпочтительном варианте осуществления труба является кольцевой трубой, расположенной радиально между кольцеобразной стенкой и трубчатым кожухом, коаксиально окружающим кольцеобразную стенку на радиальном расстоянии от нее. Более предпочтительно создание множества дренажных каналов по меньшей мере в один ряд, с разносом дренажных каналов друг от друга в ряду по окружности кольцеобразной стенки. Для минимизирования площади, не покрытой дренажными каналами, создают несколько рядов, и дренажные каналы соседних рядов расположены в шахматном порядке относительно друг друга по окружности. Для дополнительного увеличения подачи собранной жидкости дренажные каналы предпочтительно выполняют в форме удлиненных каналов, в своем продольном направлении проходящих поперек спиральной линии, образованной по меньшей мере одним спиральным дефлектором центробежного сепаратора. Длина удлиненных каналов и наклон их продольного направления относительно спиральной линии выбирают в зависимости от перепада давления газа в коробе и давления на входном отверстии трубчатого участка.
Центробежный сепаратор предпочтительно содержит по меньшей мере один стационарный спиральный дефлектор. Спиральный дефлектор может быть разрешен на участке вдоль спиральной линии, но предпочтительно является непрерывным дефлектором вдоль данной линии. Предпочтительно множество спиральных дефлекторов устанавливают со сдвигом в осевом направлении для усиления вихревого движения потока газа.
Спиральные дефлекторы могут проходить от центра трубчатого участка вверх до его кольцеобразной стенки. В предпочтительном варианте осуществления по меньшей мере один спиральный дефлектор окружает центральное свободное пространство, проходящее через весь центробежный сепаратор и имеющее доступ от входного отверстия газа и выходного отверстия газа трубчатого участка. Это обеспечивает спуск инструментов и т.п., даже если газожидкостный сепаратор установлен в колонне насоснокомпрессорной трубы без демонтажа сепаратора из колонны.
Газожидкостный сепаратор, описанный выше, в первую очередь, предназначен для использования в газовой скважине, в частности в газовой скважине, не производящей конденсат или производящей, по меньшей мере, предельные экономически обоснованные количества конденсата. Газожидкостный сепаратор можно использовать в других областях техники, где есть необходимость отделения свободной жидкости из потока газа под давлением. Жидкость может являться водой, подлежащей удалению для осушения потока газа, но может также являться другим видом жидкости.
Во втором аспекте изобретение относится к конструкции системы труб газовой скважины, в частности конструкции системы труб газовой скважины, не производящей конденсат или производящей, по меньшей мере, предельные экономически обоснованные количества конденсата. Для создания защиты от свободной воды конструкция системы труб газовой скважины содержит эксплуатационную обсадную колонну, эксплуатационную насосно-компрессорную трубу, оборудованную в эксплуатационной обсадной колонне, и, по меньшей мере, трубчатый участок, центробежный сепаратор и по меньшей мере один дренажный канал, связанный с центробежным сепаратором по меньшей мере одного газожидкостного сепаратора, описанного выше и предназначенного для отделения воды, захватываемой газом, проходя
- 2 017399 щим вверх через эксплуатационную насосно-компрессорную трубу, при этом трубчатый участок размещен на забое в эксплуатационной насосно-компрессорной трубе.
Воду можно прокачивать на уровень наземного оборудования скважины, но предпочтительно закачивать обратно вниз в водяной коллектор скважины. Воду можно закачивать обратно в отдельную часть скважины, например в пилотный ствол под газовую продуктивную зону, так что выходной патрубок воды газожидкостного сепаратора подлежит соединению через перепускной трубопровод с областью обратной закачки, но также возможна обратная закачка воды через перфорированный хвостовик, проходящий от эксплуатационной обсадной колонны вниз в продуктивную зону.
Предпочтительно трубчатый участок газожидкостного сепаратора является конструктивной частью колонны эксплуатационных насосно-компрессорных труб для ограничения диаметра эксплуатационной насосно-компрессорной трубы, при этом труба размещается в кольцевом пространстве между эксплуатационной насосно-компрессорной трубой и эксплуатационной обсадной колонной. Для упрощения замены в другом предпочтительном варианте осуществления газожидкостный сепаратор можно выполнить с габаритами, обеспечивающими перемещение в эксплуатационной насосно-компрессорной трубе. Таким образом, газожидкостный сепаратор можно заменять без извлечения эксплуатационной насоснокомпрессорной трубы. Дополнительно, существующие газовые скважины можно оборудовать газожидкостным сепаратором согласно изобретению.
По меньшей мере, трубчатый участок и центробежный сепаратор и по меньшей мере один дренажный канал, связанный с ними, создают на забое в конструкции насосно-компрессорной трубы. Всасывающее средство можно включать в состав забойного блока, но также оборудовать на уровне поверхности с использованием кольцевого пространства между эксплуатационным хвостовиком и эксплуатационной насосно-компрессорной трубой в качестве короба, через который газ, вышедший через дренажный канал или дренажные каналы, может проходить на уровень поверхности газовой скважины.
Водоотделяющий участок газожидкостного сепаратора предпочтительно размещают на высоте более 20 м, например 40-50 м, над продуктивной зоной газовой скважины. Размещение газожидкостного сепаратора на высоте над продуктивной зоной должно обеспечивать высокое давление воды на глубине коллектора для обратной закачки. Предпочтительно газожидкостный сепаратор размещается вблизи клапана сброса давления газовой скважины, т.е. достаточно высоко в скважине для значительного увеличения давления воды для обратной закачки.
В предпочтительном варианте осуществления множество газожидкостных сепараторов установлены один за другим в эксплуатационной насосно-компрессорной трубе для улучшения степени отделения воды. Газожидкостные сепараторы можно индивидуально приспосабливать к условиям давления и притока на позиции их установки в эксплуатационной насосно-компрессорной трубе.
Предпочтительные варианты осуществления газожидкостного сепаратора и конструкции системы труб газовой скважины согласно изобретению описаны ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи. На чертежах изображено следующее.
На фиг. 1 показан вид сечения конструкции системы труб газовой скважины с газожидкостным сепаратором.
На фиг. 2 более подробно показан вид сечения газожидкостного сепаратора фиг. 1.
На фиг. 3 показан вид сечения другого варианта осуществления конструкции системы труб газовой скважины.
На фиг. 1 показана конструкция 1 системы труб газовой скважины в стволе, например в подводном стволе скважины, проходящей от газовой продуктивной зоны 3 до уровня 5 поверхности. Конструкция системы труб содержит обычную эксплуатационную обсадную колонну 7 и эксплуатационную насоснокомпрессорную трубу 9, проходящую в форме колонны от перфорированного эксплуатационного хвостовика 10 в продуктивной зоне 3 до оборудования 11 устья скважины над уровнем 5 поверхности. Эксплуатационный хвостовик 10 снабжен перфорационными каналами 13, обеспечивающими приток добываемого газа, и установлен на забойном конце эксплуатационной обсадной колонны 7 на подвеске 14. Под продуктивной зоной 3 расположен водяной коллектор 15. Эксплуатационная насосно-компрессорная труба 9 изолирована от эксплуатационной обсадной колонны 7 эксплуатационными пакерами 17.
В варианте осуществления фиг. 1 газ добывают под естественным давлением. Дополнительно, считается, что газ не дает конденсата и, следовательно, не требует разделения конденсата и воды.
Поток газа, идущий вверх, захватывает свободную воду в форме малых капель. Для отделения воды от потока газа газожидкостный сепаратор 19 установлен на забое в эксплуатационной насоснокомпрессорной трубе 9 на расстоянии Ь над продуктивной зоной 3. Газожидкостный сепаратор 19 отделяет, по меньшей мере частично, воду от потока газа и закачивает воду через трубу 21 возврата жидкости обратно в водяной коллектор 15 под продуктивной зоной 3. Труба 21 возврата жидкости расположена в кольцевом пространстве между эксплуатационной насосно-компрессорной трубой 9 и эксплуатационной обсадной колонной 7 и проходит через нижний эксплуатационный пакер 17 и перфорированный эксплуатационный хвостовик 10 в водный коллектор 5. Труба 21' возврата жидкости может также пересекать эксплуатационный хвостовик 10 для обратной закачки отделенной воды в отдельную часть скважины, например пилотный ствол (не показано), на глубине водяного коллектора 15.
- 3 017399
На фиг. 2 показаны компоненты газожидкостного сепаратора 19. Газожидкостный сепаратор 19 содержит трубчатый участок 23, кольцеобразная стенка 25 которого представляет в сечении окружность и образует входное отверстие 27 газа и выходное отверстие 29 газа на расстоянии по осевой линии над входным отверстием 27 газа. Трубчатый кожух 31, коаксиально окружающий кольцеобразную стенку 25, образует между ним и стенкой кольцевое пространство или трубу 33, закрытую по оси с обоих концов концевыми стенками 34 и имеющую на нижнем конце выходной патрубок 35 для соединения с трубой 21 возврата жидкости.
Над входным отверстием 27 газа стенка 25 заключает в себе центробежный сепаратор 37, направляющий осевой поток газа, указанного стрелкой 39, на входном отверстии 27 газа в вихревой поток газа в зоне 41 выходного отверстия сепаратора 23, как указано стрелкой 43. В вихревом потоке газа капли свободной воды, захваченные в поток газа, центрифугируются к внутренней поверхности 45 стенки 25, при этом менее плотная газовая часть потока газа продолжает перемещаться вверх в центре зоны трубчатого участка 23. На небольшом расстоянии над зоной 41 выходного отверстия сепаратора 37 внутренняя поверхность 45 кольцеобразной стенки 25 снабжена множеством удлиненных щелей или каналов 47, проходящих сквозь стену 25 и образующих дренажные каналы, выводящие воду, перемещенную к внутренней поверхности 45 вращением потока газа, сквозь стенку 25 в кольцевой короб 33. Как указано стрелкой 49, собранная вода проходит через приблизительно вертикальный участок короба 33 вниз к выходному патрубку 35 под действием силы тяжести.
На определенном расстоянии над каналом 47 в трубчатом участке 23 расположен эжектор по типу трубки Вентури или струйный насос 51. Струйный насос 51 имеет обычную конструкцию и содержит на входе сопловой участок 53, ускоряющий поток газа на участке 55 сужения, снабженном множеством патрубков 57 всасывания, разнесенных друг от друга по периметру окружности. Насос 51 имеет диффузор 59. Патрубки 57 всасывания открыты в трубу 33 для создания отрицательного давления (разрежения) в трубе 33 относительно давления в зоне 41 выходного отверстия сепаратора 37. Струйный насос 51, таким образом, всасывает газ, вошедший в трубу 33 через каналы 47, обратно в трубчатый участок 23 для транспотировки к оборудованию 11 устья скважины, как указано стрелкой 61. Поскольку струйный насос 51 повторно вводит газ, вышедший через каналы 47, потери газа являются низкими. Дополнительно, перепад давления газа между входным отверстием 27 газа и выходным отверстием 29 газа также является незначительным.
Центробежный сепаратор 37 содержит два стационарных спиральных дефлектора, примыкающих к внутренней поверхности 45 кольцеобразной стенки 25. Дефлекторы 63 имеют радиальную ширину меньше внутреннего радиуса трубчатого участка 23, так что дефлекторы 63 проходят спиралью вокруг центрального свободного пространства, диаметр которого приблизительно равен внутреннему диаметру сужения 55 струйного насоса 51. Таким образом, сепаратор 19 имеет проходной канал, через который могут проходить инструменты и т.п., даже если сепаратор 19 установлен в эксплуатационной насоснокомпрессорной трубе 9.
Шаг и ширина спиральных дефлекторов 63, а также осевое расстояние между каналами 47 и зоной 41 выходного отверстия приспособлены для обеспечения достижения свободной водой, захваченной в поток газа, внутренней поверхности 45 на позиции каналов 47.
Каналы 47 расположены рядами по окружности на равных расстояниях друг от друга. Для эффективного сбора воды, поджатой к поверхности 45, каналы 47 соседних рядов расположены в шахматном порядке по окружности приблизительно на половину интервала между ними. Дополнительно, продольное направление удлиненных каналов 47 выполнено проходящим поперек спиральной линии, образованной спиральными дефлекторами 63. На фиг. 2 показано три ряда каналов 47. Конечно, число каналов 47 и рядов можно менять, поскольку, в принципе, достаточно только одного отверстия.
В варианте осуществления фиг. 2 показаны два спиральных дефлектора 63, смещенных в осевом направлении друг от друга на половину их шага. Число спиральных дефлекторов 63 можно менять. В принципе, достаточно одного дефлектора. Хотя спиральный дефлектор 63 имеет постоянный шаг в осевом направлении, шаг можно также изменять в осевом направлении для приспособления шага к скорости потока газа и среднему направлению потока.
В осевом направлении между областью каналов 47 и областью патрубков 57 всасывания оборудовано множество дефлекторов 65 на внешней поверхности кольцеобразной стенки 25. Дефлекторы 65 предотвращают просачивание воды, дренированной через отверстия 47 в трубе 33, вверх к отверстиям 57 всасывания.
Газожидкостный сепаратор 19 образует конструктивный блок с центробежным сепаратором 37, насосом 51 закачки и трубчатым кожухом 31, неподвижно установленным на трубчатый участок 23. Трубчатый участок 23 и эксплуатационная насосно-компрессорная труба 9 имеют приблизительно одинаковый диаметр, тогда как внешний диаметр кожуха 31 меньше внутреннего диаметра эксплуатационной обсадной колонны 7. Дополнительно, газожидкостный сепаратор 19 образует конструктивную часть эксплуатационной насосно-компрессорной трубы 9 и входит внутрь эксплуатационной обсадной колонны 7, так что газожидкостный сепаратор 19 можно извлекать вместе с эксплуатационной насоснокомпрессорной трубой 9.
- 4 017399
Как показано на фиг. 1, множество газожидкостных сепараторов 19' можно расположить один за другим в эксплуатационной насосно-компрессорной трубе 9 для улучшения эффективности удаления воды.
В варианте осуществления, показанном на фиг. 2, насос 51 закачки размещен вблизи центробежного сепаратора 23 и труба 33 заключена в трубчатом кожухе 31 с концевыми стенками 34. Данные компоненты не являются необходимыми, если кольцевое пространство между эксплуатационной обсадной колонной 7 и эксплуатационной насосно-компрессорной трубой 9, включающее в себя трубчатый участок 23, используют для образования трубы 33. Поскольку кольцевое пространство, образующее трубу, проходит до уровня 5 поверхности вблизи скважины, насос 51' также можно расположить на уровне 5 поверхности, как указано позицией на фиг. 1. Насос 51' имеет всасывающий патрубок, соединенный с кольцевым пространством между эксплуатационной обсадной колонной 7 и эксплуатационной насоснокомпрессорной трубой 9 для создания разрежения в кольцевом пространстве и отсасывания из него газа. Газ можно добавлять к добываемому газу на оборудовании 11 устья скважины. Если используют насос 51', расположенный на уровне поверхности, струйные насосы 51 не являются необходимыми. Насос 51' может быть связан с множеством газожидкостных сепараторов, расположенных вдоль эксплуатационной насосно-компрессорной трубы 9.
На фиг. 3 показан другой вариант осуществления конструкции насосно-компрессорной трубы газовой скважины. Компоненты одинаковой конструкции и/или функций обозначены позициями ссылки, использованными на фиг. 1 и 2 с буквой а, добавленной для распознавания. Ссылка выполнена на описание фиг. 1 и 2.
Конструкция 1а трубной системы газовой скважины в основном отличается от конструкции 1 внешними габаритами газожидкостного сепаратора 19а, трубчатый кожух 31а которого имеет внешний диаметр меньше внутреннего диаметра эксплуатационной насосно-компрессорной трубы 9. Таким образом, газожидкостный сепаратор 19 можно спускать и извлекать по эксплуатационной насоснокомпрессорной трубе без подъема или извлечения эксплуатационной насосно-компрессорной трубы 9. Труба 21а возврата воды предпочтительно проходит вниз в водяной коллектор 15а внутри эксплуатационной насосно-компрессорной трубы 9 и перфорированного эксплуатационного хвостовика 10а.
На фиг. 1 и 3 показаны вертикальные стволы скважин. Ствол скважины также может иметь отклонение от вертикального направления, поскольку воду можно дренировать под действием силы тяжести через кольцевую трубу и трубу возврата жидкости. В варианте осуществления фиг. 1 трубу 21 возврата жидкости также можно устанавливать внутри эксплуатационной насосно-компрессорной трубы 9.
Хотя конструкция и работа газожидкостного сепаратора описаны для газовой скважины, ясно, что сепаратор можно также использовать для сепарирования других жидкостей, а не воды из потока газа и можно также использовать в других вариантах промышленного применения.

Claims (19)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Газожидкостный сепаратор, содержащий трубчатый участок (23), имеющий кольцеобразную стенку (25), образующую входное отверстие (27) для газа и выходное отверстие (29) для газа на расстоянии по осевой линии от входного отверстия (27) для газа; центробежный сепаратор (37), расположенный коаксиально в трубчатом участке (23) по осевой линии между входным отверстием (27) для газа и выходным отверстием (29) для газа; трубу (33), расположенную снаружи трубчатого участка (23); и по меньшей мере один дренажный канал (47), проходящий через кольцеобразную стенку (25) трубчатого участка (23), примыкающий к зоне (41) выходного отверстия для газа центробежного сепаратора (37) и соединяющий собирающую жидкость внутреннюю поверхность (45) кольцеобразной стенки (25) в зоне (41) выходного отверстия для газа центробежного сепаратора (37) с внутренним объемом трубы (33); и всасывающее средство (51), имеющее по меньшей мере один всасывающий патрубок (57) для создания разрежения в трубе (33) и направления отсасываемого газа из трубы (33) к выходному отверстию (29) для газа.
  2. 2. Газожидкостный сепаратор по п.1, в котором всасывающим средством является струйный насос (51), расположенный в трубчатом участке (23), приводимый в действие газом, проходящим в трубчатом участке (23), размещенный по осевой линии по меньшей мере между одним дренажным каналом (47) и выходным отверстием (29) для газа трубчатого участка (23) и имеющий по меньшей мере один всасывающий патрубок (57), соединенный с трубой (33) для создания разрежения в трубе (33) и отсасывания газа из трубы (33).
  3. 3. Газожидкостный сепаратор по п.1 или 2, в котором труба (33) содержит участок, проходящий вниз по меньшей мере от одного дренажного канала (47) для обеспечения слива отделенной жидкости под действием силы тяжести.
  4. 4. Газожидкостный сепаратор по одному из пп.1-3, в котором по меньшей мере один всасывающий патрубок (57) струйного насоса (51) соединен с трубой (33) в месте, расположенном по меньшей мере над одним дренажным каналом (47).
  5. 5. Газожидкостный сепаратор по одному из пп.1-4, дополнительно содержащий по меньшей мере
    - 5 017399 один дефлектор (65) внутри трубы (33) по осевой линии по меньшей мере между одним дренажным каналом (47) и по меньшей мере одним всасывающими патрубком (57) всасывающего средства (51).
  6. 6. Газожидкостный сепаратор по одному из пп.1-5, в котором труба (33) является кольцевой трубой, расположенной радиально между кольцеобразной стенкой (25) и трубчатым кожухом (31), коаксиально окружающим кольцеобразную стенку (25) на радиальном расстоянии от нее.
  7. 7. Газожидкостный сепаратор по п.6, который содержит множество дренажных каналов (47), расположенных по меньшей мере в один ряд на расстоянии друг от друга по окружности кольцеобразной стенки (25).
  8. 8. Газожидкостный сепаратор по п.7, в котором дренажные каналы (47) расположены в множестве рядов и дренажные каналы (47) соседних рядов расположены в шахматном порядке по окружности относительно друг друга.
  9. 9. Газожидкостный сепаратор по одному из пп.6-8, в котором по меньшей мере один дренажный канал (47) является удлиненным каналом, продольная ось которого проходит поперек спиральной линии, образованной по меньшей мере одним спиральным дефлектором (63) центробежного сепаратора (37).
  10. 10. Газожидкостный сепаратор по одному из пп.1-9, в котором центробежный сепаратор (37) содержит по меньшей мере один спиральный дефлектор (63), установленный стационарно в трубчатом участке (23) с осью спирали, соосной с осевой линией трубчатого участка (23).
  11. 11. Газожидкостный сепаратор по п.10, в котором по меньшей мере один спиральный дефлектор (63) окружает центральное свободное пространство, проходящее через весь центробежный сепаратор (37) с доступом от входного отверстия (27) газа и выходного отверстия (29) газа трубчатого участка (23).
  12. 12. Газожидкостный сепаратор по п.11, в котором центробежный сепаратор (37) содержит множество спиральных дефлекторов (63), расположенных в шахматном порядке относительно друг друга в осевом направлении.
  13. 13. Система газовой скважины, содержащая эксплуатационную обсадную колонну (7), эксплуатационную насосно-компрессорную трубу (9) и расположенный в эксплуатационной насоснокомпрессорной трубе (9) по меньшей мере один газожидкостный сепаратор (19) по одному из пп.1-12 для отделения воды, захватываемой газом, проходящим вверх по эксплуатационной насосно-компрессорной трубе (9), при этом трубчатый участок (23) газожидкостного сепаратора размещен на забое в эксплуатационной насосно-компрессорной трубе (9).
  14. 14. Система по п.13, в которой газожидкостный сепаратор (19) имеет размеры, обеспечивающие его перемещение в эксплуатационной насосно-компрессорной трубе (9) вдоль нее.
  15. 15. Система по п.13, в которой труба (33) размещена между эксплуатационной насоснокомпрессорной трубой (9) и эксплуатационной обсадной колонной (7).
  16. 16. Система по п.15, в которой труба (33) проходит до уровня (5) поверхности вблизи газовой скважины и всасывающее средство (51') размещено на уровне (5) поверхности.
  17. 17. Система по одному из пп.13-15, в которой всасывающим средством является струйный насос (51), размещенный в трубчатом участке (23).
  18. 18. Система по одному из пп.13-17, в которой газожидкостный сепаратор (19) установлен на высоте (Ъ), составляющей более 40 м над газовой продуктивной зоной (3) скважины предпочтительно вблизи клапана сброса давления скважины.
  19. 19. Система по одному из пп.13-18, которая содержит множество газожидкостных сепараторов (19, 19'), размещенных один за другим в эксплуатационной насосно-компрессорной трубе (9).
EA201070921A 2008-02-06 2008-02-06 Газожидкостный сепаратор EA017399B1 (ru)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2008/000905 WO2009097869A1 (en) 2008-02-06 2008-02-06 Gas-liquid separator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201070921A1 EA201070921A1 (ru) 2011-02-28
EA017399B1 true EA017399B1 (ru) 2012-12-28

Family

ID=39811824

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201070921A EA017399B1 (ru) 2008-02-06 2008-02-06 Газожидкостный сепаратор

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20110048696A1 (ru)
CN (1) CN101939505A (ru)
AU (1) AU2008350168A1 (ru)
CA (1) CA2715054A1 (ru)
EA (1) EA017399B1 (ru)
NO (1) NO20101236L (ru)
WO (1) WO2009097869A1 (ru)

Families Citing this family (51)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010002360A1 (en) 2008-06-30 2010-01-07 Mathena, Inc. Ecologically sensitive mud-gas containment system
US8784545B2 (en) 2011-04-12 2014-07-22 Mathena, Inc. Shale-gas separating and cleanout system
SG194148A1 (en) * 2011-04-12 2013-11-29 Harold Dean Mathena Shale-gas separating and cleanout system
US8747078B2 (en) 2011-08-08 2014-06-10 Baker Hughes Incorporated Gas separator with improved flow path efficiency
CN102343188A (zh) * 2011-10-27 2012-02-08 北京德天御投资管理有限责任公司 一种用于管道上的除尘装置
MX346798B (es) * 2011-11-22 2017-03-31 Halliburton Energy Services Inc Ensamble de salida que tiene un desviador de fluido que desplaza la trayectoria de un fluido hacia dos o mas trayectorias.
WO2013170137A2 (en) 2012-05-11 2013-11-14 Mathena, Inc. Control panel, and digital display units and sensors therefor
WO2014025279A1 (en) * 2012-08-07 2014-02-13 Schlumberger Canada Limited Downhole heterogeneous proppant placement
DE102013104645A1 (de) * 2013-05-06 2014-11-06 Dieffenbacher GmbH Maschinen- und Anlagenbau Vorrichtung und Verfahren zum Abscheiden von Fremdpartikeln aus einem Gasstrom
US9045980B1 (en) * 2013-11-25 2015-06-02 Troy Botts Downhole gas and solids separator
USD763414S1 (en) 2013-12-10 2016-08-09 Mathena, Inc. Fluid line drive-over
CN103603791B (zh) * 2013-12-10 2015-12-30 四川澳维采油设备有限公司 一种空心抽油泵
MY194908A (en) 2014-07-11 2022-12-22 Robert Mckenzie Phase separator using pressure differential
CN104213898B (zh) * 2014-08-19 2017-02-01 西南石油大学 一种井底气液分离器
US10408034B2 (en) 2014-08-28 2019-09-10 Total Sa System and method for extracting gas from a well
US9249653B1 (en) * 2014-09-08 2016-02-02 Troy Botts Separator device
CN107208475B (zh) * 2015-03-31 2019-06-28 韩国地质资源研究院 管一体型油井流体或油田流体分离装置及其方法
DE102015117013A1 (de) * 2015-10-06 2017-04-06 Thyssenkrupp Presta Teccenter Ag Abscheidevorrichtung
WO2017104184A1 (ja) * 2015-12-17 2017-06-22 臼井国際産業株式会社 気液分離装置
WO2017104183A1 (ja) 2015-12-17 2017-06-22 臼井国際産業株式会社 気液分離用旋回流発生装置
CA3008654A1 (en) * 2015-12-18 2017-06-22 Heal Systems Lp Systems and apparatuses for separating wellbore fluids and solids during production
NO20160041A1 (en) * 2016-01-08 2017-07-10 Kanfa As An arrangement for removing liquid from a flow of natural gas in a gas pipe
JP6663269B2 (ja) * 2016-03-28 2020-03-11 株式会社日立製作所 圧縮機
US10612824B2 (en) * 2016-05-06 2020-04-07 Hamilton Sundstrand Corporation Gas-liquid phase separator
US11591892B2 (en) 2016-06-03 2023-02-28 Halliburton Energy Services, Inc. Shuttle valve assembly for gas compression and injection system
CN108827824B (zh) * 2016-06-24 2020-12-08 浙江金汇休闲制品有限公司 一种测量含气液体密度的方法
EP3484769B1 (en) * 2016-07-12 2021-10-13 Sikorsky Aircraft Corporation Inline water separators
WO2018015777A1 (en) 2016-07-22 2018-01-25 Total Sa Gas-liquid separator, hydrocarbon extractor, and related separation method
JP6934297B2 (ja) * 2016-12-08 2021-09-15 臼井国際産業株式会社 気液分離装置
CN106837294B (zh) * 2016-12-22 2018-11-27 中国石油大学(北京) 超疏水井下油水分离器及其同井注采工艺管柱
CN108452594B (zh) * 2017-02-17 2020-12-22 通用电气公司 气液分离装置和方法
CN107261565A (zh) * 2017-07-19 2017-10-20 上海轻叶能源股份有限公司 分凝分离一体化设备的低压降除沫器
US11136875B2 (en) * 2017-07-27 2021-10-05 Saudi Arabian Oil Company Systems, apparatuses, and methods for downhole water separation
US10697328B2 (en) * 2017-09-13 2020-06-30 General Electric Company Device and method for removing particles from air flow
JP7094091B2 (ja) * 2017-10-25 2022-07-01 臼井国際産業株式会社 気液分離装置
CN108815927B (zh) * 2018-06-12 2021-05-14 哈尔滨工程大学 一种重力与离心技术相结合的多功能宽流程高效气液分离装置
CN110847862A (zh) * 2018-08-21 2020-02-28 中国石油天然气股份有限公司 排水采气装置和排水采气方法
CN108786283B (zh) * 2018-08-31 2023-10-10 中冶北方(大连)工程技术有限公司 一种选矿脱水作业用三级气液分离系统
US10724356B2 (en) 2018-09-07 2020-07-28 James N. McCoy Centrifugal force downhole gas separator
CN109141563A (zh) * 2018-09-30 2019-01-04 长江大学 基于管内相分隔的z型天然气湿气实时测量装置和方法
CN110579045A (zh) * 2019-09-20 2019-12-17 海信(山东)空调有限公司 一种冷媒循环系统和空调
US11278964B2 (en) * 2019-10-10 2022-03-22 The Boeing Company Monolithic particle separators
CN111482134A (zh) * 2020-04-16 2020-08-04 四川轻化工大学 一种气体发生装置
CN111841865B (zh) * 2020-06-30 2021-10-22 东北石油大学 一种流道螺距可调节式水力旋流器
CN111997570B (zh) * 2020-09-07 2022-06-10 中国石油集团渤海钻探工程有限公司 气液分离式排水采气装置
CN112682022B (zh) * 2020-12-21 2022-05-27 西安石油大学 一种气井井下可调超音速气体分离液体回注装置
US20220297037A1 (en) * 2021-03-19 2022-09-22 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Particle remover and method
CN113187460B (zh) * 2021-04-16 2022-04-19 东北石油大学 页岩油生产井下旋流重力耦合驱动式气液分离装置
US11702921B2 (en) * 2021-06-22 2023-07-18 The Charles Machine Works, Inc. Stacked-helical gas separator with gas discharge outlet
DE102021123966A1 (de) 2021-09-16 2023-03-16 Joma-Polytec Gmbh Flüssigkeitsabscheider
CN115155162B (zh) * 2022-08-25 2024-03-15 广东西江能源有限公司 一种基于重力沉降的气液分离装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3289608A (en) * 1965-04-23 1966-12-06 Jr Claude C Laval Separating device
US5992521A (en) * 1997-12-02 1999-11-30 Atlantic Richfield Company Method and system for increasing oil production from an oil well producing a mixture of oil and gas
WO2000040835A1 (en) * 1998-12-31 2000-07-13 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Method for removing condensables from a natural gas stream
US6260619B1 (en) * 1999-07-13 2001-07-17 Atlantic Richfield Company Oil and gas production with downhole separation and compression of gas
WO2001061149A1 (en) * 2000-02-18 2001-08-23 Kværner Oilfield Products As A device for and method of separating gas and liquid in a wellstream
GB2365046A (en) * 2000-07-25 2002-02-13 Schlumberger Holdings System and method for removing solid particulates from a pumped wellbore fluid

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1080121A (en) * 1977-12-19 1980-06-24 Edward A. Kempton Water removal system for gas wells
EP0699270B1 (en) * 1993-04-27 2001-10-17 Atlantic Richfield Company Downhole gas-liquid separator for wells
FR2759113B1 (fr) * 1997-01-31 1999-03-19 Elf Aquitaine Installation de pompage d'un effluent biphasique liquide/gaz
BR9704499A (pt) * 1997-08-26 1999-12-07 Petroleo Brasileiro Sa Separador helicoidal aperfeiçoado
US6755250B2 (en) * 2002-08-16 2004-06-29 Marathon Oil Company Gas-liquid separator positionable down hole in a well bore
US20040129428A1 (en) * 2002-12-20 2004-07-08 Kelley Terry Earl Plunger lift deliquefying system for increased recovery from oil and gas wells
GB2402408B (en) * 2003-06-03 2005-11-23 Schlumberger Holdings Method and apparatus for lifting liquids from gas wells

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3289608A (en) * 1965-04-23 1966-12-06 Jr Claude C Laval Separating device
US5992521A (en) * 1997-12-02 1999-11-30 Atlantic Richfield Company Method and system for increasing oil production from an oil well producing a mixture of oil and gas
WO2000040835A1 (en) * 1998-12-31 2000-07-13 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Method for removing condensables from a natural gas stream
US6260619B1 (en) * 1999-07-13 2001-07-17 Atlantic Richfield Company Oil and gas production with downhole separation and compression of gas
WO2001061149A1 (en) * 2000-02-18 2001-08-23 Kværner Oilfield Products As A device for and method of separating gas and liquid in a wellstream
GB2365046A (en) * 2000-07-25 2002-02-13 Schlumberger Holdings System and method for removing solid particulates from a pumped wellbore fluid

Also Published As

Publication number Publication date
AU2008350168A1 (en) 2009-08-13
CA2715054A1 (en) 2009-08-13
WO2009097869A1 (en) 2009-08-13
EA201070921A1 (ru) 2011-02-28
US20110048696A1 (en) 2011-03-03
NO20101236L (no) 2010-11-05
CN101939505A (zh) 2011-01-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA017399B1 (ru) Газожидкостный сепаратор
US6382317B1 (en) Apparatus and method for separating gas and solids from well fluids
US6698521B2 (en) System and method for removing solid particulates from a pumped wellbore fluid
CA2639428C (en) Gas separator within esp shroud
CA2643505C (en) Apparatus and method for deliquifying a well
MXPA05001748A (es) Separador de gas-liquido que puede colocarse en el fondo de una perforacion.
US20120273278A1 (en) Centrifugal Subterranean Debris Collector
US11492888B2 (en) Down-hole gas separation methods and system
WO2014093468A2 (en) Downhole gas separator and method
WO2012089785A1 (en) Separation of two fluid immiscible phases for downhole applications
US9045980B1 (en) Downhole gas and solids separator
US7207385B2 (en) Method and system for producing gas and liquid in a subterranean well
EP3487598B1 (en) Gas-liquid separator, hydrocarbon extractor, and related separation method
RU2459930C1 (ru) Скважинная пакерная установка и устройство отвода газа для нее
EP1255911B1 (en) A device for and method of separating gas and liquid in a wellstream
RU48579U1 (ru) Путевой газопесочный скважинный сепаратор
SU1677282A1 (ru) Скважинный газопесочный сепаратор
RU2685383C1 (ru) Гравитационный сепаратор для горизонтальных скважин
RU2276253C1 (ru) Способ подъема газожидкостной смеси скважин
RU2547533C1 (ru) Внутрискважинный сепаратор
RU2230941C1 (ru) Скважинная струйная установка
RU2230943C1 (ru) Скважинная струйная установка для испытания и освоения скважин
NO328730B1 (no) Anordning og fremgangsmate for separasjon av gass og vaeske i en bronnstrom
UA21556U (ru) Газовый сепаратор
RU92015809A (ru) Скважинный самоуправляемый газогидродинамический излучатель-диспергатор

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM RU