RU145676U1 - SEPARATOR FOR CLEANING WELL LIQUID FROM MECHANICAL IMPURITIES - Google Patents
SEPARATOR FOR CLEANING WELL LIQUID FROM MECHANICAL IMPURITIES Download PDFInfo
- Publication number
- RU145676U1 RU145676U1 RU2014118973/03U RU2014118973U RU145676U1 RU 145676 U1 RU145676 U1 RU 145676U1 RU 2014118973/03 U RU2014118973/03 U RU 2014118973/03U RU 2014118973 U RU2014118973 U RU 2014118973U RU 145676 U1 RU145676 U1 RU 145676U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- annular gap
- mechanical impurities
- fluid
- separator
- guide vane
- Prior art date
Links
Landscapes
- Centrifugal Separators (AREA)
- Cyclones (AREA)
Abstract
1. Сепаратор для очистки скважинной жидкости от механических примесей, содержащий наружную и внутреннюю трубы, установленные концентрично с образованием кольцевого зазора, в котором размещена направляющая лопасть в виде шнека постоянного шага, отверстия для входа потока жидкости в кольцевой зазор, выполненные в верхней части наружной трубы, и контейнер для сбора отделенных механических примесей, отличающийся тем, что направляющая лопасть выполнена с входным углом, равным 20-45°, и размещена в верхней части кольцевого зазора, а длина участка внутренней трубы ниже лопасти определена из выражениягде Q - расход пластовой жидкости, δ - высота лопасти шнека, S - площадь кольцевого зазора, ν - вязкость жидкости, k - коэффициент, равный 0,0015±0,0005.2. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что в днище контейнера для сбора отделенных механических примесей вмонтирована коаксиальная труба, обеспечивающая отвод механических примесей в зумпф скважины.3. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что в кольцевом зазоре размещена, по меньшей мере, одна дополнительная направляющая лопасть.1. The separator for cleaning well fluid from mechanical impurities, containing the outer and inner pipes installed concentrically with the formation of an annular gap, in which is placed a guide vane in the form of a constant-pitch screw, holes for entering the fluid flow into the annular gap, made in the upper part of the outer pipe and a container for collecting separated mechanical impurities, characterized in that the guide vane is made with an input angle of 20-45 °, and is placed in the upper part of the annular gap, and the length of and the inner tube below the blades is determined from vyrazheniyagde Q - rate of the formation fluid, δ - the height of the screw blade, S - area of the annular gap, ν - viscosity of the fluid, k - the coefficient equal to 0.0015 ± 0,0005.2. The separator according to claim 1, characterized in that a coaxial pipe is mounted in the bottom of the container for collecting the separated mechanical impurities, which ensures the removal of mechanical impurities into the sump of the well. The separator according to claim 1, characterized in that at least one additional guide vane is located in the annular gap.
Description
Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использована для защиты УЭЦН от засорения и гидроабразивного износа механическими примесями.The utility model relates to the oil industry and can be used to protect the ESP from clogging and hydroabrasive wear by mechanical impurities.
Известен сепаратор для очистки скважинной жидкости от механических примесей, состоящий из внешней и внутренней концентрично установленных труб с образованием кольцевого зазора, в верхней части которого размещена винтовая направляющая лопасть, снабженный контейнером для накопления отделенных частиц механических примесей и предохранительным клапаном, выполненным с возможностью гидравлического соединения приема насоса с затрубным пространством при условии прекращения движения перекачиваемой жидкости через сепаратор. Выход очищенной жидкости из сепаратора гидравлически связан с приемом насоса. Сепаратор включает в себя гидроциклон, состоящий из сменной вставки с заданным углом конусности и сменной насадки на вершине конуса с заданным диаметром (патент РФ №66417, E21B 43/38, 10.04.2007).Known separator for cleaning well fluid from mechanical impurities, consisting of external and internal concentrically installed pipes with the formation of an annular gap, in the upper part of which there is a helical guide vane equipped with a container for accumulating separated particles of mechanical impurities and a safety valve made with the possibility of hydraulic connection of the intake pump with annulus provided that the movement of the pumped liquid through the separator is stopped. The outlet of the purified liquid from the separator is hydraulically connected to the intake of the pump. The separator includes a hydrocyclone consisting of a removable insert with a given taper angle and a replaceable nozzle on top of a cone with a given diameter (RF patent No. 64417, E21B 43/38, 04/10/2007).
Недостатком устройства является необходимость подбора и смены вставки и насадки в гидроциклоне. В отличие от поверхностных гидроциклонов, в данном устройстве пространство под конусом заглушено, и нет смысла применять сменные насадки на вершине конуса, поскольку в данном случае нет потока жидкости через насадку.The disadvantage of this device is the need for selection and change of insert and nozzle in a hydrocyclone. Unlike surface hydrocyclones, in this device the space under the cone is muffled, and there is no point in using replaceable nozzles on the top of the cone, since in this case there is no fluid flow through the nozzle.
Известен сепаратор для очистки скважинной жидкости от механических примесей, входящий в состав погружной скважинной установки для добычи нефти, состоящий из внешней и внутренней концентрично установленных труб с образованием кольцевого зазора, по всей длине которого размещена винтовая направляющая лопасть, снабженный контейнером для накопления отделенных в сепараторе частиц механических примесей. Выход очищенной жидкости из сепаратора гидравлически связан с приемом насоса (патент GB 2409691, E21B 43/34, 05.03.2003).Known separator for cleaning well fluid from mechanical impurities, which is part of a submersible well installation for oil production, consisting of external and internal concentrically installed pipes with the formation of an annular gap along the entire length of which is placed a helical guide vane equipped with a container for accumulating particles separated in the separator mechanical impurities. The outlet of the purified liquid from the separator is hydraulically connected to the pump intake (patent GB 2409691, E21B 43/34, 03/05/2003).
Недостатком устройства является недостаточно высокая степень очистки из-за возникновения вихрей на выходе из кольцевого зазора при повороте потока во внутреннюю трубу, вызывающего перемешивание твердых частиц и ухудшение сепарации.The disadvantage of this device is the insufficiently high degree of purification due to the occurrence of vortices at the outlet of the annular gap when the flow rotates into the inner pipe, causing mixing of solid particles and deterioration of separation.
Техническим преимуществом предлагаемой полезной модели является улучшение степени очистки скважинной жидкости от механических примесей.The technical advantage of the proposed utility model is to improve the degree of purification of the well fluid from mechanical impurities.
Указанный результат достигается тем, что в сепараторе для очистки скважинной жидкости от механических примесей, содержащем наружную и внутреннюю трубы, установленные концентрично с образованием кольцевого зазора, в котором размещена направляющая лопасть в виде шнека постоянного шага, выполненные в верхней части наружной трубы отверстия для входа потока жидкости в кольцевой зазор и контейнер для сбора отделенных механических примесей, согласно полезной модели, направляющая лопасть выполнена с входным углом, равным 20-45 градусам, и размещена в верхней части кольцевого зазора, а длина участка внутренней трубы ниже лопасти определена из выражения L=f(Q), где Q - расход пластовой жидкости, δ - высота лопасти шнека, S - площадь кольцевого зазора, ν - вязкость жидкости, k - коэффициент, равный 0.0015±0.0005.This result is achieved by the fact that in the separator for cleaning well fluid from mechanical impurities, containing the outer and inner pipes installed concentrically with the formation of an annular gap, in which the guide vane in the form of a constant-pitch screw is placed, made in the upper part of the outer pipe of the hole for the flow inlet liquid in the annular gap and the container for collecting separated mechanical impurities, according to the utility model, the guide vane is made with an input angle of 20-45 degrees, and size bezel at the top of the annular gap, and the length of the portion of the inner pipe below the blade is determined from the expression L = f (Q), where Q is the flow rate of the formation fluid, δ is the height of the screw blade, S is the area of the annular gap, ν is the viscosity of the fluid, k coefficient equal to 0.0015 ± 0.0005.
В днище контейнера для сбора отделенных механических примесей может быть вмонтирована коаксиальная труба, обеспечивающая отвод механических примесей в зумпф скважины.In the bottom of the container for collecting the separated mechanical impurities, a coaxial pipe can be mounted, providing the removal of mechanical impurities in the sump of the well.
Для улучшения степени очистки скважинной жидкости от механических примесей в кольцевом зазоре может быть размещена, по меньшей мере, одна дополнительная направляющая лопасть.To improve the degree of purification of the borehole fluid from mechanical impurities, at least one additional guide vane can be placed in the annular gap.
Для пояснения сущности заявленного устройства рассмотрим схему конструкции сепаратора, изображенную на фиг.To clarify the essence of the claimed device, we consider the design diagram of the separator shown in FIG.
Сепаратор состоит из наружной трубы 1 с отверстиями 2 для входа жидкости и внутренней трубы 3, образующих между собой кольцевой зазор 9, в верхней части которого расположена неподвижная направляющая лопасть в виде шнека постоянного шага 4. Лопасть 4 расположена так, что внутренняя труба 3 продолжается после окончания лопасти 4 на расстояние , где Q - расход пластовой жидкости, δ - высота лопасти шнека, S - площадь кольцевого зазора, ν - вязкость жидкости, k - коэффициент, зависящий от угла навивки лопасти на внутреннюю трубу 3. Снизу сепаратор оснащен контейнером 5 для сбора отделенных механических примесей. Контейнер 5 может быть продолжением наружной трубы 1 или выполнен отдельно с последующим жестким креплением к нижней части сепаратора. Для предотвращения переполнения в контейнере 5 установлена коаксиальная труба 6. Для того, чтобы обеспечить прохождение потока жидкости через сепаратор, выше него в пространстве между обсадной колонной и трубами НКТ установлено уплотнение или пакер 8. Для улучшения сепарационных свойств устройства в кольцевом зазоре 9 может располагаться две или более неподвижных лопасти 4.The separator consists of an outer pipe 1 with holes 2 for liquid inlet and an inner pipe 3, forming an annular gap 9 between themselves, in the upper part of which there is a fixed guide vane in the form of a constant pitch screw 4. The vane 4 is located so that the inner tube 3 continues after the end of the blade 4 at a distance where Q is the flow rate of the formation fluid, δ is the height of the auger blade, S is the annular gap area, ν is the viscosity of the fluid, k is a coefficient depending on the angle of winding of the blade on the inner tube 3. From below, the separator is equipped with a container 5 for collecting separated mechanical impurities. The container 5 may be a continuation of the outer pipe 1 or made separately with subsequent rigid attachment to the bottom of the separator. To prevent overflow in the container 5, a coaxial pipe 6. is installed. In order to ensure the flow of liquid through the separator, a seal or packer 8 is installed above the space between the casing and tubing 8. To improve the separation properties of the device, two rings can be located in the annular gap 9 or more motionless blades 4.
Сепаратор для очистки скважинной жидкости работает следующим образом.The separator for cleaning well fluid works as follows.
Поток скважинной жидкости через отверстия 2 поступает в кольцевой зазор 9 гравитационного сепаратора, движется вниз по направляющей лопасти шнека 4 и, огибая нижний конец наружной трубы 3, поднимается вверх по ее внутренней полости, и далее двигается на прием насоса. При движении по кольцевому зазору 9 под действием центробежной силы происходит разделение потока, частицы закручиваются и прижимаются к стенкам внешней трубы 1. Для уменьшения вихреобразования внутренняя труба 3 выполнена с продолжением за лопастью шнека 4 на расстояние , в результате чего жидкость после закручивания движется по кольцевому зазору, образованному продолжением внутренней трубы 3 и внешней трубой 1. При этом сохраняется сепарация частиц и одновременно происходит выравнивание потока по оси за счет уменьшения окружной компоненты скорости. Отсутствие вращения жидкости позволяет избежать при развороте потока в конце трубы 3 образования интенсивных вихрей, мешающих сепарации твердых частиц.The flow of the borehole fluid through the holes 2 enters the annular gap 9 of the gravity separator, moves down the guide vane of the screw 4 and, bending around the lower end of the outer pipe 3, rises up its inner cavity, and then moves to the pump intake. When moving along the annular gap 9 under the action of centrifugal force, the flow is divided, the particles are twisted and pressed against the walls of the outer pipe 1. To reduce vortex formation, the inner pipe 3 is made with the extension of the auger 4 over a distance of as a result of which the fluid after twisting moves along the annular gap formed by the continuation of the inner pipe 3 and the outer pipe 1. At the same time, particles are separated and the flow is aligned along the axis due to a decrease in the peripheral velocity component. The absence of fluid rotation avoids the formation of intense vortices that prevent the separation of solid particles when the flow is turned at the end of the pipe 3.
Коэффициент k зависит от угла навивки лопасти на внутреннюю трубу 3. Чаще всего применяются лопасти с углом навивки на внутреннюю трубу 20-45°, для этого диапазона значений коэффициент k равен 0.0015±0.0005.The coefficient k depends on the angle of winding the blades on the inner pipe 3. Most often, the blades are used with the angle of winding on the inner pipe 20-45 °, for this range of values the coefficient k is 0.0015 ± 0.0005.
При значении коэффициента k меньше 0.001 поток не успеет выровняться по оси до его разворота в конце трубы 3, что приведет к образованию интенсивных вихрей и ухудшению сепарации. При значении коэффициента k больше 0.002 из-за большой протяженности трубы не удается сохранить уровень сепарации частиц, достигнутый при движении жидкости по спирали вдоль лопасти.When the coefficient k is less than 0.001, the flow does not have time to align along the axis before it is turned at the end of the pipe 3, which will lead to the formation of intense vortices and poor separation. When the coefficient k is greater than 0.002, due to the large length of the pipe, it is not possible to maintain the level of particle separation achieved when the fluid moves in a spiral along the blade.
При выходе из кольцевого зазора 9 основной поток разворачивается на 180°, при этом крупные частицы механических примесей под действием силы тяжести опускаются вниз, накапливаясь на дне контейнера 5 вокруг трубы 6, а очищенная жидкость попадает в трубу 3, поднимается по ней вверх и поступает в насосную установку. Для того, чтобы избежать восходящего потока жидкости по трубе 6, она должна обладать достаточным гидравлическим сопротивлением - большим, чем сопротивление сепаратора. Это достигается за счет оптимального подбора длины и диаметра трубы 6. При переполнении контейнера 5, когда уровень примесей становится выше верхнего конца трубы 6, твердые частицы сбрасываются через нее в зумпф скважины. Тонкость очистки будет определяться соотношением сил вязкого трения частиц о жидкость, архимедовой силы, центробежной силы и веса частиц.When leaving the annular gap 9, the main flow is rotated through 180 °, while large particles of mechanical impurities under the influence of gravity fall down, accumulating around the bottom of the container 5 around the pipe 6, and the purified liquid enters the pipe 3, rises along it and enters pump installation. In order to avoid an upward flow of fluid through the pipe 6, it must have sufficient hydraulic resistance - greater than the resistance of the separator. This is achieved due to the optimal selection of the length and diameter of the pipe 6. When the container 5 is full, when the level of impurities becomes higher than the upper end of the pipe 6, solid particles are discharged through it into the sump of the well. The fineness of cleaning will be determined by the ratio of the forces of viscous friction of particles on a liquid, Archimedean force, centrifugal force and particle weight.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014118973/03U RU145676U1 (en) | 2014-05-12 | 2014-05-12 | SEPARATOR FOR CLEANING WELL LIQUID FROM MECHANICAL IMPURITIES |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014118973/03U RU145676U1 (en) | 2014-05-12 | 2014-05-12 | SEPARATOR FOR CLEANING WELL LIQUID FROM MECHANICAL IMPURITIES |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU145676U1 true RU145676U1 (en) | 2014-09-27 |
Family
ID=51656864
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014118973/03U RU145676U1 (en) | 2014-05-12 | 2014-05-12 | SEPARATOR FOR CLEANING WELL LIQUID FROM MECHANICAL IMPURITIES |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU145676U1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2610960C1 (en) * | 2015-12-21 | 2017-02-17 | Акционерное общество "Новомет-Пермь" | Multistage submersible water-oil separator |
-
2014
- 2014-05-12 RU RU2014118973/03U patent/RU145676U1/en active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2610960C1 (en) * | 2015-12-21 | 2017-02-17 | Акционерное общество "Новомет-Пермь" | Multistage submersible water-oil separator |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN203685582U (en) | Oil-gas separator of variable pressure oil-injecting screw compressor | |
US20100147514A1 (en) | Columnar downhole gas separator and method of use | |
CN201184183Y (en) | De-sanding and de-gassing device of oil extraction screw pump | |
CN102094617B (en) | Pitch-variable spiral gas anchor | |
CN202417467U (en) | Underground liquid-sand separator | |
RU2547854C1 (en) | Downhole swirler separator (versions) | |
RU145676U1 (en) | SEPARATOR FOR CLEANING WELL LIQUID FROM MECHANICAL IMPURITIES | |
WO2020018269A1 (en) | Centrifugal solids separator | |
RU79936U1 (en) | DEVICE FOR SEPARATION OF GAS AND MECHANICAL IMPURITIES FROM OIL IN A WELL | |
RU157711U1 (en) | BELL SEPARATOR | |
RU102057U1 (en) | GRAVITATIONAL SEPARATOR FOR CLEANING WELL LIQUID | |
RU153249U1 (en) | Borehole Vortex Gas Separator | |
RU163125U1 (en) | GAS SAND ANCHOR FOR WELLS WITH LARGE DEBIT | |
CN203362134U (en) | Sand-preventing gas-preventing desilting device | |
RU2559277C1 (en) | Mechanical impurities separator for fluid | |
RU2587204C1 (en) | Submersible mechanical impurity separator | |
RU153445U1 (en) | MECHANICAL IMPURITY SEPARATOR | |
RU124308U1 (en) | Borehole Gas Sand Separator | |
RU181492U1 (en) | Device to prevent sand from entering the pump intake | |
RU48579U1 (en) | WAY GAS SAND WELL SEPARATOR | |
CN109432827B (en) | Weak cyclone type oil-gas-water three-phase separation device and flow dividing method | |
RU2529978C1 (en) | Downhole gas-sand separator | |
CN207941242U (en) | A kind of device that grease is automatically separated | |
CN108317091B (en) | Gas-liquid separation device and separation method for submersible electric pump | |
CN108868696B (en) | Oil production pipe |