RU200365U1

RU200365U1 - BOREHOLE GAS SAND SEPARATOR

Info

Publication number: RU200365U1
Application number: RU2020120604U
Authority: RU
Inventors: Андрей Юрьевич Саблин
Original assignee: Андрей Юрьевич Саблин
Priority date: 2020-06-15
Filing date: 2020-06-15
Publication date: 2020-10-21

Abstract

Полезная модель относится к нефтедобывающему оборудованию, может быть использована при добыче нефтесодержащей жидкости из скважин и предназначена для защиты скважинного насоса от вредного действия газа и частиц твердых механических примесей. Скважинный газопесочный сепаратор содержит корпус 1 с отверстиями 2, выполненными в виде продольных пазов, для прохода пластовой жидкости с механическими примесями. Ширина пазов выполнена меньшей, чем максимальная величина твердых частиц, присутствующих в жидкости. К корпусу 1 присоединены с помощью муфт 3 и 4 соответственно переводник 5 с отверстием 6 для прохода жидкости и сборник 7 для сбора механических примесей. В корпусе 1 размещена труба 8 для прохода очищенной жидкости, верхний конец которой закреплен в переводнике 5, а нижний конец трубы 8 соединен с сепарирующим узлом, который включает патрубок 9 для отвода очищенной жидкости, на котором жестко закреплен шнек 10 и канал для отвода механических примесей в сборник, выполненный в виде трубки 11, соединенной с нижним витком шнека 10. Нижний конец трубки 11 размещен ниже нижнего конца патрубка 9. Верхний конец патрубка 9 соединен с помощью соединительной муфты 12 с нижним концом цилиндрической трубы 8 для прохода очищенной жидкости. Технический результат решения - повышение качества очистки жидкости. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.The utility model relates to oil production equipment, can be used in the production of oily liquid from wells and is designed to protect the downhole pump from the harmful action of gas and particles of solid mechanical impurities. The downhole gas-sand separator contains a body 1 with holes 2 made in the form of longitudinal slots for the passage of formation fluid with mechanical impurities. The width of the grooves is made smaller than the maximum amount of solids present in the liquid. To the body 1 are connected by means of couplings 3 and 4, respectively, a sub 5 with an opening 6 for the passage of liquid and a collector 7 for collecting mechanical impurities. In the body 1 there is a pipe 8 for the passage of the purified liquid, the upper end of which is fixed in the sub 5, and the lower end of the pipe 8 is connected to a separating unit, which includes a branch pipe 9 for draining the purified liquid, on which the screw 10 and a channel for removing mechanical impurities are rigidly fixed into a collector made in the form of a tube 11 connected to the lower turn of the screw 10. The lower end of the tube 11 is located below the lower end of the branch pipe 9. The upper end of the branch pipe 9 is connected by means of a connecting sleeve 12 to the lower end of the cylindrical pipe 8 for the passage of the purified liquid. The technical result of the solution is to improve the quality of liquid purification. 1 wp f-ly, 1 dwg

Description

Полезная модель относится к нефтедобывающему оборудованию, может быть использована при добыче нефтесодержащей жидкости из скважин и предназначена для защиты скважинного насоса от вредного действия газа и частиц твердых механических примесей.The utility model relates to oil production equipment, can be used in the production of oily liquid from wells and is designed to protect the downhole pump from the harmful action of gas and particles of solid mechanical impurities.

Известно скважинное устройство для очистки флюида (патент RU 114720, МПК Е21В 43/38, дата публикации 10.04.2012), содержащий цилиндрический корпус с входными отверстиями и установленным аксиально в его верхней части патрубком для отвода жидкости, на нижней части которого концентрично размещен сепарирующий узел в виде полого шнека с профилированной спиралью, вихревую камеру в виде полого усеченного конуса, концентрично установленную в нижней части корпуса под сепарирующим узлом, и присоединенный к нижней части корпуса отстойник для сбора механических примесей, в верхней части вихревой камеры выполнена коническая расточка, в которой размещена профилированная спираль полого шнека с выполненной ответной конической наружной поверхностью, и наружная поверхность профилированной спирали имеет спиральную поверхность контакта с поверхностью конической расточки, образуя спиральный канал, сообщающий входные отверстия с полостью усеченного конуса вихревой камеры, а площадь сечения спирального канала уменьшается в направлении к его нижней части.Known downhole device for fluid purification (patent RU 114720, IPC E21B 43/38, publication date 04/10/2012), containing a cylindrical body with inlet openings and an axially installed in its upper part a branch pipe for withdrawing liquid, on the lower part of which a separating unit is concentrically located in the form of a hollow screw with a profiled spiral, a vortex chamber in the form of a hollow truncated cone, concentrically installed in the lower part of the body under the separating unit, and a sump attached to the lower part of the body for collecting mechanical impurities, a conical bore is made in the upper part of the vortex chamber, in which profiled spiral of a hollow screw with a mating conical outer surface, and the outer surface of the profiled spiral has a spiral contact surface with the surface of the conical bore, forming a spiral channel that communicates the inlet holes with the cavity of the truncated cone of the vortex chamber, and the sectional area of the spiral channel a decreases towards its lower part.

Недостатками известного скважинного устройства являютсяThe disadvantages of the known downhole device are

выполнение шнека и вихревой камеры конической формы, ограниченные диаметром скважинного устройства, уменьшают площадь сечения проходного канала шнека, что снижает дебит пропускной жидкости, уменьшает производительность известного устройства;the execution of the screw and the vortex chamber of a conical shape, limited by the diameter of the downhole device, reduce the sectional area of the passage channel of the screw, which reduces the flow rate of the throughput fluid, reduces the productivity of the known device;

низкое качество очистки флюида от механических примесей за счет того, что выход спирального канала неочищенной жидкости после прохождения шнека расположен по высоте на том же уровне, что и заборное отверстие патрубка для выхода очищенной жидкости на подачу насоса, что не исключает попадания механических примесей, не успевших достичь отстойника для сбора механических примесей, в канал для выхода очищенной жидкости на прием насоса;low quality of fluid purification from mechanical impurities due to the fact that the outlet of the spiral channel of the untreated liquid after the passage of the screw is located in height at the same level as the intake opening of the branch pipe for the outlet of the purified liquid to the pump supply, which does not exclude the ingress of mechanical impurities that did not have time reach a sump for collecting mechanical impurities, into the channel for the outlet of the purified liquid to the pump intake;

сложность устройства и его высокая стоимость изготовления за счет выполнения вихревой камеры в виде конуса, что значительно ухудшает технологичность изготовления изделия.the complexity of the device and its high manufacturing cost due to the design of the vortex chamber in the form of a cone, which significantly impairs the manufacturability of the product.

Известен скважинный газопесочный сепаратор (патент RU 124308, МПК Е21В 43/38, дата публикации 20.01.2013), взятый в качестве прототипа, содержащий цилиндрический корпус с входными отверстиями, в верхней части которого концентрично установлен цилиндрический патрубок, содержащий сепарирующий узел в виде полого шнека с профилированной спиралью, спиральный канал, сообщающий входные отверстия с полостью усеченного конуса, вихревую камеру в виде полого усеченного конуса, концентрично установленную в нижней части корпуса под патрубком с сепарирующим узлом, и присоединенный к нижней части корпуса отстойник для сбора механических примесей, при этом профилированная спираль полого шнека выполнена двухзаходной, а наружная поверхность профилированной двухзаходной спирали имеет спиральную поверхность контакта с внутренней цилиндрической поверхностью корпуса, образуя двухзаходный спиральный канал, сообщающий входные отверстия с внутренней полостью корпуса выше вихревой камеры, при этом профилированная двухзаходная спираль расположена на полом шнеке ниже входных отверстий в корпусе сепаратора на расстоянии, превышающем один наружный диаметр шнека, а на цилиндрическом корпусе выше входных отверстий установлен герметизирующий элемент, перекрывающий затрубное пространство.A well-known downhole gas-sand separator (patent RU 124308, IPC E21B 43/38, publication date 01/20/2013), taken as a prototype, containing a cylindrical body with inlet holes, in the upper part of which a cylindrical pipe is concentrically installed containing a separating unit in the form of a hollow screw with a profiled spiral, a spiral channel connecting the inlet openings with the cavity of a truncated cone, a vortex chamber in the form of a hollow truncated cone, concentrically installed in the lower part of the body under a branch pipe with a separating unit, and a sump attached to the lower part of the body for collecting mechanical impurities, while profiled the spiral of the hollow screw is double-threaded, and the outer surface of the profiled double-threaded spiral has a spiral contact surface with the inner cylindrical surface of the housing, forming a double-threaded spiral channel connecting the inlet openings with the inner cavity of the housing above the vortex chamber, while being profiled I double-start spiral is located on the hollow auger below the inlet holes in the separator body at a distance exceeding one outer diameter of the auger, and a sealing element is installed on the cylindrical body above the inlet holes, which closes the annular space.

Недостатками известного скважинного газопесочного сепаратора являютсяThe disadvantages of the known downhole gas-sand separator are

низкое качество очистки флюида от механических примесей за счет того, что выход спирального канала неочищенной жидкости после прохождения шнека расположен по высоте на том же уровне, что и заборное отверстие патрубка для выхода очищенной жидкости на подачу насоса, что не исключает возможность попадания механических примесей, не успевших достичь отстойника для сбора механических примесей, в канал для выхода очищенной жидкости на прием насоса;low quality of fluid purification from mechanical impurities due to the fact that the outlet of the spiral channel of the untreated liquid after the passage of the screw is located in height at the same level as the intake opening of the branch pipe for the outlet of the purified liquid to the pump supply, which does not exclude the possibility of ingress of mechanical impurities, not those who managed to reach the sump for collecting mechanical impurities, into the channel for the outlet of the purified liquid to the pump intake;

сложность изготовления и транспортировки устройства за счет того, что патрубок для забора жидкости и шнек со спиралью выполнены в виде цельной детали, что ухудшает технологичность изготовления и сборки изделия.the complexity of manufacturing and transportation of the device due to the fact that the branch pipe for the intake of liquid and the screw with the spiral are made in the form of a single piece, which impairs the manufacturability and assembly of the product.

Задача полезной модели - разработка скважинного газопесочного сепаратора, обладающего улучшенной очисткой нефтесодержащей жидкости от частиц механических примесей.The task of the utility model is the development of a downhole gas-sand separator with improved cleaning of oil-containing liquid from particles of mechanical impurities.

Технический результат, получаемый в результате решения задачи, состоит в повышении качества очистки жидкости.The technical result obtained as a result of solving the problem is to improve the quality of liquid purification.

Указанный технический результат достигается тем, что в скважинном газопесочном сепараторе, содержащем цилиндрический корпус с входными отверстиями, в котором установлена цилиндрическая труба для прохода очищенной жидкости, сепарирующий узел, включающий полый шнек, присоединенный к нижней части корпуса сборник для сбора механических примесей, при этом шнек расположен ниже входных отверстий в корпусе сепаратора, согласно полезной модели сепарирующий узел выполнен в виде модуля, включающего патрубок для прохода очищенной жидкости, на котором жестко закреплен шнек и канал для отвода механических примесей в сборник, выполненный в виде трубки, соединенной с нижним витком шнека, при этом нижний конец трубки размещен ниже нижнего конца патрубка, верхний конец которого соединен разъемным соединением с нижним концом цилиндрической трубы для прохода очищенной жидкости, верхний конец трубы закреплен в переводнике, при этом входные отверстия в корпусе выполнены в виде продольных пазов, ширина которых выполнена меньшей, чем максимальная величина твердых частиц, присутствующих в жидкости.The specified technical result is achieved by the fact that in a downhole gas-sand separator containing a cylindrical body with inlet openings, in which a cylindrical pipe is installed for the passage of the purified liquid, a separating unit including a hollow screw, a collector attached to the lower part of the body for collecting mechanical impurities, while the screw located below the inlet openings in the separator body, according to the utility model, the separating unit is made in the form of a module, including a branch pipe for the passage of the purified liquid, on which the auger is rigidly fixed and a channel for draining mechanical impurities into the collector, made in the form of a tube connected to the lower turn of the auger, in this case, the lower end of the tube is located below the lower end of the branch pipe, the upper end of which is detachably connected to the lower end of the cylindrical pipe for the passage of the purified liquid, the upper end of the pipe is fixed in the sub, while the inlet holes in the body are made in the form of longitudinal grooves, the width of which is s is made less than the maximum amount of solid particles present in the liquid.

Технический результат достигается тем, что канал для отвода механических примесей в сборник, выполнен в виде трубки, соединенной с нижним витком шнека, при этом нижний конец трубки размещен ниже нижнего конца патрубка для прохода очищенной жидкости, что позволяет частицам механических примесей перемещаться в трубке под действием силы тяжести и выйти из трубки в сборник на безопасно удаленном расстоянии от зоны забора очищенной жидкости без риска быть увлеченными потоком очищенной жидкости, что повышает качество очищенной жидкости.The technical result is achieved by the fact that the channel for removing mechanical impurities into the collector is made in the form of a tube connected to the lower turn of the screw, while the lower end of the tube is located below the lower end of the branch pipe for the passage of the purified liquid, which allows particles of mechanical impurities to move in the tube under the action of force of gravity and exit from the tube into the collector at a safe distance from the zone of intake of the purified liquid without the risk of being carried away by the flow of the purified liquid, which improves the quality of the purified liquid.

Выполнение корпуса скважинного газопесочного сепаратора с отверстиями для прохода жидкости в виде продольных пазов, ширина которых выполнена меньшей, чем максимальная величина твердых частиц, присутствующих в жидкости, позволяет исключить засорение устройства механическими примесями на входе и исключить попадание крупных частиц механических примесей внутрь сепаратора, что повышает качество очистки жидкости.The design of the body of the downhole gas-sand separator with openings for the passage of liquid in the form of longitudinal grooves, the width of which is made smaller than the maximum value of solid particles present in the liquid, eliminates clogging of the device by mechanical impurities at the inlet and excludes the ingress of large particles of mechanical impurities into the separator, which increases quality of liquid purification.

Выполнение сепарирующего узла в виде отдельного модуля, закрепленного разъемным соединением на нижнем конце трубы для прохода очищенной жидкости, позволяет упростить изготовление, сборку/разборку, транспортировку, ремонт и очистку сепаратора, что повышает условия эксплуатации устройства.Execution of the separating unit in the form of a separate module, fixed by a detachable connection at the lower end of the pipe for the passage of the purified liquid, makes it possible to simplify the manufacture, assembly / disassembly, transportation, repair and cleaning of the separator, which increases the operating conditions of the device.

Соединение переводника и сборника механических примесей с корпусом разъемным соединением, например, с помощью муфт, улучшает сборку/разборку устройства, повышает его ремонтопригодность.The connection of the sub and the collector of mechanical impurities with the body with a detachable connection, for example, using couplings, improves assembly / disassembly of the device, and increases its maintainability.

Соответствие заявленной полезной модели критерию «промышленная применимость» показано на примере конкретного выполнения устройства.Compliance of the declared utility model with the criterion of "industrial applicability" is shown on the example of a specific implementation of the device.

На фигуре приведен общий вид скважинного газопесочного сепаратора.The figure shows a general view of a downhole gas-sand separator.

Скважинный газопесочный сепаратор содержит корпус 1 с отверстиями 2, выполненными в виде продольных пазов, для прохода пластовой жидкости с механическими примесями. Ширина пазов выполнена меньшей, чем максимальная величина твердых частиц, присутствующих в жидкости. К корпусу 1 присоединены с помощью муфт 3 и 4 соответственно переводник 5 с отверстием 6 для прохода жидкости и сборник 7 для сбора механических примесей в виде твердых частиц (песка). В корпусе 1 размещена труба 8 для отвода очищенной жидкости, верхний конец которой закреплен в переводнике 5. а нижний конец трубы 8 соединен с сепарирующим узлом, выполненным в виде отдельного модуля, размещенного в соединенном с корпусом 1 сборнике 7. Сепарирующий узел включает патрубок 9 для отвода очищенной жидкости, на котором жестко закреплен (например, с помощью сварного соединения) шнек 10 и канал для отвода механических примесей в сборник, выполненный в виде трубки 11, соединенной с нижним витком шнека 10. Нижний конец трубки 11 размещен ниже нижнего конца патрубка 9. Верхний конец патрубка 9 соединен с помощью соединительной муфты 12 с нижним концом цилиндрической трубы 8 для прохода очищенной жидкости. На сборнике 7 установлена заглушка 13. Переводник 5 соединен с погружным штанговым насосом (не показан).The downhole gas-sand separator contains a housing 1 with holes 2 made in the form of longitudinal slots for the passage of formation fluid with mechanical impurities. The width of the grooves is made smaller than the maximum amount of solids present in the liquid. To the body 1 are connected by means of couplings 3 and 4, respectively, a sub 5 with an opening 6 for the passage of liquid and a collector 7 for collecting mechanical impurities in the form of solid particles (sand). In the housing 1 there is a pipe 8 for draining the purified liquid, the upper end of which is fixed in the sub 5. and the lower end of the pipe 8 is connected to a separating unit made in the form of a separate module located in a collector 7 connected to the housing 1. The separating unit includes a branch pipe 9 for removal of the purified liquid, on which the screw 10 is rigidly fixed (for example, by means of a welded joint) and a channel for removing mechanical impurities into the collector, made in the form of a tube 11 connected to the lower turn of the screw 10. The lower end of the tube 11 is located below the lower end of the branch pipe 9 The upper end of the branch pipe 9 is connected by means of a coupling 12 to the lower end of the cylindrical pipe 8 for the passage of the purified liquid. A plug 13 is installed on the collector 7. The sub 5 is connected to a submersible sucker rod pump (not shown).

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Добываемая жидкость за счет подачи насосом проходит через отверстия 2, которые отсеивают крупные частицы механических примесей. Предварительно очищенная от механических частиц примесей жидкость опускается вниз, при этом происходит сепарация (отделение) пузырьков газа, которые всплывают вверх и выходят через отверстия 2 корпуса 1 обратно в затрубное пространство. Далее жидкость входит в сепарирующий узел, закручивается при прохождении шнека 10, заходящего в трубку 11, а находящиеся в жидкости примеси оседают на шнеке 10 и, двигаясь по нему под действием силы тяжести и центробежного потока жидкости, ссыпаются в трубку 11 и выходят из нее, скапливаясь в сборнике 7. Очищенная жидкость поднимается по патрубку 9, трубе 8 и поступает в скважинный насос (не показан).The produced liquid, due to the supply by the pump, passes through holes 2, which screen out large particles of mechanical impurities. The liquid, previously cleaned from mechanical particles of impurities, goes down, while separation (separation) of gas bubbles occurs, which float up and go out through the holes 2 of the housing 1 back into the annulus. Further, the liquid enters the separating unit, twists when the screw 10 enters the tube 11, and the impurities in the liquid settle on the screw 10 and, moving along it under the action of gravity and the centrifugal flow of the liquid, are poured into the tube 11 and leave it, accumulating in the collector 7. The purified liquid rises through the branch pipe 9, pipe 8 and enters a downhole pump (not shown).

Claims

1. Downhole gas-sand separator, containing a cylindrical body with inlets, in which a cylindrical pipe is installed for the passage of the purified liquid, a separating unit including a hollow screw, a collector attached to the lower part of the body for collecting mechanical impurities, while the screw is located below the inlet openings in the body separator, characterized in that the separating unit is made in the form of a module including a branch pipe for the passage of the purified liquid, on which the screw is rigidly fixed and a channel for draining mechanical impurities into the collector, made in the form of a tube connected to the lower turn of the screw, while the lower end of the tube is located below the lower end of the branch pipe, the upper end of which is connected by a detachable connection to the lower end of the cylindrical pipe for the passage of the purified liquid, the upper end of the pipe is fixed in the sub, while the inlet holes in the body are made in the form of longitudinal grooves, the width of which is made smaller than the maximum value of solidparticles present in the liquid.

2. The downhole gas-sand separator according to claim 1, characterized in that the sub and the collector of mechanical impurities are connected to the body by a detachable connection, for example by means of couplings.