RU2326236C2 - Ratio separator of gas at oil recovery - Google Patents

Ratio separator of gas at oil recovery Download PDF

Info

Publication number
RU2326236C2
RU2326236C2 RU2006110784/03A RU2006110784A RU2326236C2 RU 2326236 C2 RU2326236 C2 RU 2326236C2 RU 2006110784/03 A RU2006110784/03 A RU 2006110784/03A RU 2006110784 A RU2006110784 A RU 2006110784A RU 2326236 C2 RU2326236 C2 RU 2326236C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas
tube
oil
accumulative
separation
Prior art date
Application number
RU2006110784/03A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2006110784A (en
Inventor
Сергей Владимирович Даровских (RU)
Сергей Владимирович Даровских
Маргарита Хаймовна Правдина (RU)
Маргарита Хаймовна Правдина
Анатолий Иванович Яворский (RU)
Анатолий Иванович Яворский
Original Assignee
Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской Академии наук
Закрытое акционерное общество Научно-технический центр "Нефтегазтехносервис"
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 Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской Академии наук, Закрытое акционерное общество Научно-технический центр "Нефтегазтехносервис" filed Critical Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской Академии наук
Priority to RU2006110784/03A priority Critical patent/RU2326236C2/en
Publication of RU2006110784A publication Critical patent/RU2006110784A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2326236C2 publication Critical patent/RU2326236C2/en

Links

Landscapes

  • Degasification And Air Bubble Elimination (AREA)
  • Centrifugal Separators (AREA)
  • Lubrication Details And Ventilation Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

FIELD: oil and gas producing industry.
SUBSTANCE: invention is referred to oil and gas producing industry and intended for separation of gas from oil before a plutonic well pump at an oil recovery. Device contains the cylindrical body, an internal coaxial tube and a turbulizer. According to invention the turbulizer for an influent flow is installed directly in body bottom on a current input in the body. The accumulative coaxial tube for gathering knocked out gas is installed above a turbulizer and it has the flap on its top part. The room over the flap is connected with annular room of a hole by pipe junctions for a gas output. The ring channel between the body and a accumulative tube is connected with a pump intake pipe. Thus before a going into a accumulative tube the central tube is installed with chippers consistently affixed to it in the form of the hollow truncated cones which are placed by smaller diameters towards a accumulative tube.
EFFECT: efficiency upgrading of gas separation at oil recovery and device simplification.
1 dwg

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для отделения газа от нефти перед глубинным скважинным насосом при добыче нефти.The invention relates to the oil industry and is intended to separate gas from oil in front of a deep well pump for oil production.

Известны газовые сепараторы для добычи нефти (газовые якори) [Лаврушко Н.П., Муравьев В.М. Эксплуатация нефтяных и газовых скважин. - М.: Недра. - 1971. - 368 с.], где газожидкостная смесь, поступая в устройство, резко изменяет направление движения, в результате чего пузырьки газа всплывают кверху и затем удаляются в затрубное пространство скважины, минуя насос. Эффективность таких сепараторов невысока, так как за счет изменения направления движения отделяются только достаточно крупные пузырьки, а более мелкие увлекаются вместе с жидкостью в насос.Known gas separators for oil production (gas anchors) [Lavrushko NP, Muravyov VM Operation of oil and gas wells. - M .: Subsoil. - 1971. - 368 p.], Where the gas-liquid mixture entering the device sharply changes the direction of motion, as a result of which gas bubbles float up and then are removed into the annulus of the well, bypassing the pump. The efficiency of such separators is low, since due to a change in the direction of motion, only sufficiently large bubbles are separated, and smaller ones are carried along with the liquid into the pump.

Известно устройство для сепарации газа и песка при добыче нефти с помощью штангового насоса [патент РФ №2039228, 1990 г., Е21В 43/28], где очищенная жидкость накапливается в дополнительной емкости, движение жидкости регулируется системой клапанов, причем на прямом ходу отделение газа при накоплении жидкости в дополнительную емкость происходит за счет изменения направления движения газожидкостной среды. Эффективность сепарации газа в таком устройстве не выше, чем в предыдущем.A device for separating gas and sand during oil production using a sucker rod pump [RF patent No. 2039228, 1990, ЕВВ 43/28], where the purified liquid is accumulated in an additional tank, the movement of the liquid is controlled by a valve system, and the gas separation is in forward motion when liquid accumulates in an additional tank, it occurs due to a change in the direction of motion of the gas-liquid medium. The gas separation efficiency in such a device is not higher than in the previous one.

Известно устройство для центробежной сепарации жидкости и газа при добыче нефти [патент США №4088459, 1978 г., В01D 53/24], обеспечивающее три стадии: подачу, закрутку с помощью вращающихся лопастей (импеллера) и стадию центробежной сепарации с помощью вращающейся центрифуги. Обычно устройство подсоединяется к насосу (насосам) для транспортировки разделенных компонентов. Недостатками этого устройства являются сложности конструкции и эксплуатации в связи с обилием движущихся элементов.A device is known for centrifugal separation of liquid and gas during oil production [US patent No. 4088459, 1978, B01D 53/24], which provides three stages: feeding, swirling using rotating blades (impeller) and a centrifugal separation stage using a rotating centrifuge. Typically, a device is connected to a pump (s) for transporting separated components. The disadvantages of this device are the complexity of the design and operation due to the abundance of moving elements.

Известны устройства, в которых для удаления отсепарированного газа в скважину давление газа повышается компрессором, размещенным внутри сепарационного устройства и приводимым во вращение от электродвигателя [патент США №4481020, 1984 г., B01D 45/00] или гидротурбины [патент США №6035934, 2000 г., Е21В 43/38]. Эти устройства сложны по конструкции и в эксплуатации.Known devices in which to remove the separated gas into the well, the gas pressure is increased by a compressor located inside the separation device and driven by an electric motor [US patent No. 4481020, 1984, B01D 45/00] or a hydraulic turbine [US patent No. 6035934, 2000 city, ЕВВ 43/38]. These devices are complex in design and operation.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является центробежный сепаратор [патент СССР №1619528, 1988 г., В04С 3/06], предназначенный для очистки газа от жидкости и механических примесей, содержащий цилиндрический корпус с патрубками для входа газожидкостной смеси, выхода газа и жидкости и сепарационный элемент - соосную трубу, на входном конце которой расположен завихритель, а выходной конец отделен от патрубка для выхода газа кольцевым зазором. В сепарационном элементе газожидкостный поток закручивается входным завихрителем, в результате чего за счет центробежных сил происходит сепарация: газ собирается в приосевой области сепарационного элемента, а жидкость оттесняется на периферию к стенке и выходит через кольцевой зазор в пространство между корпусом устройства и сепарационным элементом, а оттуда - в затрубное пространство скважины, в то время как газ из центральной трубы поступает в патрубок для выхода газа и через него выводится на поверхность. Это устройство предназначено для очистки газа при его добыче. Возможно также применение этого устройства для отделения газа от нефти при ее добыче, но для этого необходимо оборудовать скважину дополнительной трубой и насосом для вывода нефти на поверхность, что существенно усложняет конструкцию скважины. Если же выводить нефть на поверхность через пространство между сепарационным элементом и корпусом, то необходимо выводить газ из сепарационного элемента в скважину. Однако при центробежной сепарации газожидкостной смеси внутри сепарационного элемента давление в газе ниже, чем в затрубном пространстве на величину сопротивления завихрителя и разрежения, создаваемого закрученным потоком в центре вихря. Для того чтобы вывести отделенный газ в затрубное пространство скважины, необходимы дополнительные устройства для повышения его давления до величины большей, чем давление в затрубном пространстве, что усложняет конструкцию и эксплуатацию сепаратора.The closest in technical essence to the claimed device is a centrifugal separator [USSR patent No. 1619528, 1988, B04C 3/06], designed to purify gas from liquids and solids, containing a cylindrical body with nozzles for entering the gas-liquid mixture, the gas outlet and the liquid and the separation element is a coaxial pipe, at the inlet end of which there is a swirl, and the outlet end is separated from the pipe for gas outlet by an annular gap. In the separation element, the gas-liquid flow is twisted by the inlet swirl, as a result of which centrifugal forces separate: the gas is collected in the axial region of the separation element, and the liquid is forced to the periphery to the wall and exits through the annular gap into the space between the device body and the separation element, and from there - into the annulus of the well, while gas from the central pipe enters the pipe for gas to exit and through it is discharged to the surface. This device is designed to purify gas during its production. It is also possible to use this device to separate gas from oil during its production, but for this it is necessary to equip the well with an additional pipe and a pump to bring oil to the surface, which significantly complicates the design of the well. If oil is brought to the surface through the space between the separation element and the body, then it is necessary to remove gas from the separation element into the well. However, during centrifugal separation of a gas-liquid mixture inside the separation element, the pressure in the gas is lower than in the annulus by the value of the resistance of the swirl and the vacuum created by the swirling flow in the center of the vortex. In order to remove the separated gas into the annulus of the well, additional devices are needed to increase its pressure to a value greater than the pressure in the annulus, which complicates the design and operation of the separator.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности сепарации газа при добыче нефти и упрощение конструкции сепаратора.The task of the invention is to increase the efficiency of gas separation during oil production and simplify the design of the separator.

Поставленная задача решается тем, что в центробежном сепараторе, содержащем цилиндрический корпус, завихритель и внутреннюю соосную трубу, завихритель размещен непосредственно на входе в корпус, внутренняя соосная труба, установленная по оси корпуса, является накопительной для сбора отсепарированного газа и имеет клапан в ее верхней части, причем пространство над клапаном соединено с затрубным пространством скважины патрубками для выхода газа, а перед входом в накопительную трубу установлена центральная трубка с последовательно присоединенными к ней отбойниками в виде полых усеченных конусов, расположенных меньшими диаметрами в сторону накопительной трубы.The problem is solved in that in a centrifugal separator containing a cylindrical body, a swirl and an internal coaxial tube, the swirl is placed directly at the entrance to the body, an internal coaxial tube installed along the axis of the body is cumulative to collect the separated gas and has a valve in its upper part moreover, the space above the valve is connected to the annulus of the well by gas outlets, and before entering the storage pipe, a central tube is installed with successively chippers connected to it in the form of hollow truncated cones located with smaller diameters in the direction of the storage pipe.

На чертеже приведен общий вид устройства - центробежного сепаратора газа при добыче нефти.The drawing shows a General view of the device is a centrifugal gas separator during oil production.

Устройство - центробежный сепаратор газа при добыче нефти - содержит блок закрутки, состоящий из корпуса 1 и завихрителя 2, представляющего собой тангенциальные каналы. Блок закрутки соединен с блоком разделения, включающим корпус 3, накопительную трубу 4, конические отбойники 5 и 6, прикрепленные к центральной трубке 7, которая центрируется в накопительной трубе 4 и в переходнике 8. Накопительная труба 4 центрируется в корпусе 3 блока разделения. В верхней части расположена клапанная коробка, состоящая из корпуса 9, корпуса клапана 10, шарового клапана 11. Корпус клапана 10 центрируется в корпусе 9 клапанной коробки. Корпус 3 блока разделения соединен с корпусом 9 клапанной коробки резьбовой муфтой 12. Корпус клапана 10 соединен с накопительной трубой 4 резьбовой муфтой 13. Патрубки 14 соединяют объем над клапаном с затрубным пространством скважины.The device is a centrifugal gas separator for oil production - contains a swirl unit, consisting of a housing 1 and a swirler 2, which is a tangential channel. The swirl unit is connected to a separation unit, including a housing 3, an accumulation pipe 4, conical chippers 5 and 6 attached to a central tube 7, which is centered in the accumulation pipe 4 and in the adapter 8. The accumulation pipe 4 is centered in the housing 3 of the separation unit. In the upper part there is a valve box consisting of a body 9, a valve body 10, a ball valve 11. The valve body 10 is centered in the valve body 9. The housing 3 of the separation unit is connected to the valve body 9 by a threaded sleeve 12. The valve body 10 is connected to the collecting pipe 4 by a threaded sleeve 13. The nozzles 14 connect the volume above the valve to the annulus of the well.

Верхний резьбовой конец корпуса клапанной коробки 9 предназначен для соединения скважинного сепаратора с глубинным насосом.The upper threaded end of the valve box housing 9 is designed to connect the downhole separator to the downhole pump.

Устройство работает совместно с глубинным штанговым насосом следующим образом.The device operates in conjunction with a submersible sucker rod pump as follows.

При рабочем ходе штангового насоса нефтегазовая смесь засасывается через нижний торец сепаратора (нижний торец корпуса 1 блока закрутки), проходит тангенциальные каналы завихрителя 2 и закручивается. В полости блока закрутки за счет центробежных сил происходит разделение газа и жидкости. Газ собирается в центральной части полости, а жидкость, освобожденная от газа, прижимается к стенкам и через кольцевой зазор между отбойными конусами 5 и 6 и стенкой корпуса 3 поступает в кольцевой канал между корпусом 3 и накопительной трубой 4, затем через кольцевой канал между корпусом 9 клапанной коробки и корпусом 10 клапана направляется в глубинный штанговый насос. Отсепарированный газ из приосевой зоны поднимается через внутренние полости отбойных конусов 5 и 6 и через центральную трубку 7 поступает в накопительную трубу 4, где и накапливается в ее верхней части под клапаном 11.During the stroke of the sucker rod pump, the oil and gas mixture is sucked through the lower end of the separator (the lower end of the housing 1 of the swirl block), passes the tangential channels of the swirler 2 and twists. In the cavity of the swirl block due to centrifugal forces, gas and liquid are separated. Gas is collected in the central part of the cavity, and the liquid freed from the gas is pressed against the walls and through the annular gap between the breaker cones 5 and 6 and the wall of the housing 3 enters the annular channel between the housing 3 and the collecting pipe 4, then through the annular channel between the housing 9 valve box and the valve body 10 is sent to a sucker rod pump. The separated gas from the axial zone rises through the internal cavities of the baffle cones 5 and 6 and through the central tube 7 enters the storage pipe 4, where it accumulates in its upper part under the valve 11.

При обратном (холостом) ходе штангового насоса всасывающий клапан штангового насоса закрывается, давление внутри сепаратора выравнивается с давлением в затрубном пространстве скважины, давление же под клапаном становится выше давления в затрубном пространстве скважины на величину столба жидкости, вытесненной отсепарированным газом, скопившимся за рабочий ход в накопительной трубе, клапан 11 открывается и скопившийся газ вытесняется в затрубное пространство скважины через патрубок 14. Далее следует рабочий ход глубинного штангового насоса и процесс повторяется. Объем внутренней полости накопительной трубы 4 должен быть больше объема отсепарированного газа и зависит от газосодержания жидкости в месте забора, а объем кольцевого канала между трубами 3 и 4 должен быть больше объема насоса.During the reverse (idle) stroke of the sucker rod pump, the suction valve of the sucker rod pump closes, the pressure inside the separator is equalized with the pressure in the annulus of the well, the pressure under the valve becomes higher than the pressure in the annulus of the well by the amount of liquid column displaced by the separated gas accumulated during the working stroke in the accumulation pipe, the valve 11 opens and the accumulated gas is displaced into the annulus of the well through the nozzle 14. Next, a working stroke of the deep rod suck and the process repeats. The volume of the internal cavity of the accumulation pipe 4 should be greater than the volume of the separated gas and depends on the gas content of the liquid at the intake, and the volume of the annular channel between the pipes 3 and 4 should be larger than the volume of the pump.

Использование заявляемого изобретения за счет увеличения коэффициента заполнения цилиндра штангового насоса позволяет эксплуатировать нефтяные скважины в широком диапазоне значений газового фактора (30...500 килограммов газа на тонну нефти). Как показали лабораторные испытания, установка отбойника из полых конусов (одного или нескольких) с центральной трубкой предупреждает унос отсепарированного газа жидкостью и увеличивает эффективность сепарации газа от 80-90% до 95-98%.Using the claimed invention by increasing the fill factor of the cylinder of the sucker rod pump allows you to operate oil wells in a wide range of gas factors (30 ... 500 kilograms of gas per ton of oil). As laboratory tests have shown, the installation of a hollow cone chipper (one or more) with a central tube prevents the entrainment of the separated gas by the liquid and increases the gas separation efficiency from 80-90% to 95-98%.

Claims (1)

Центробежный сепаратор газа при добыче нефти, содержащий цилиндрический корпус, внутреннюю соосную трубу и завихритель, отличающийся тем, что завихритель для входящего потока установлен непосредственно в нижней части корпуса на входе потока в корпус, накопительная соосная труба для сбора отсепарированного газа установлена выше завихрителя и имеет клапан в ее верхней части, пространство над клапаном соединено с затрубным пространством скважины патрубками для выхода газа, а кольцевой канал между корпусом и накопительной трубой соединен с всасывающим патрубком насоса, при этом перед входом в накопительную трубу установлена центральная трубка с последовательно присоединенными к ней отбойниками в виде полых усеченных конусов, расположенных меньшими диаметрами в сторону накопительной трубы.A centrifugal gas separator for oil production, containing a cylindrical body, an internal coaxial tube and a swirl, characterized in that the swirl for the inlet flow is installed directly in the lower part of the body at the inlet of the flow into the body, a storage coaxial tube for collecting the separated gas is installed above the swirl and has a valve in its upper part, the space above the valve is connected to the annular space of the well by gas outlet pipes, and the annular channel between the body and the storage pipe is connected n with a suction pipe of the pump, while before entering the storage pipe, a central tube is installed with chippers connected in series in the form of hollow truncated cones located with smaller diameters in the direction of the storage pipe.
RU2006110784/03A 2006-04-03 2006-04-03 Ratio separator of gas at oil recovery RU2326236C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006110784/03A RU2326236C2 (en) 2006-04-03 2006-04-03 Ratio separator of gas at oil recovery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006110784/03A RU2326236C2 (en) 2006-04-03 2006-04-03 Ratio separator of gas at oil recovery

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006110784A RU2006110784A (en) 2007-10-20
RU2326236C2 true RU2326236C2 (en) 2008-06-10

Family

ID=38925034

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006110784/03A RU2326236C2 (en) 2006-04-03 2006-04-03 Ratio separator of gas at oil recovery

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2326236C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2571113C1 (en) * 2014-10-14 2015-12-20 Публичное акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина (ПАО "Татнефть" им. В.Д. Шашина) Rotary separation filter, booster pump station and its operation

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2571113C1 (en) * 2014-10-14 2015-12-20 Публичное акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина (ПАО "Татнефть" им. В.Д. Шашина) Rotary separation filter, booster pump station and its operation

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006110784A (en) 2007-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2639428C (en) Gas separator within esp shroud
US7909092B2 (en) Downhole separator
US20110048696A1 (en) Gas-liquid separator
CN200955384Y (en) Oil-gas separator for electric submersible pump
US20110223039A1 (en) Pump assembly and method
CN117703342A (en) Same-well injection and production underground Shan Beng suction type coalescent cyclone oil-water separation device
RU2326236C2 (en) Ratio separator of gas at oil recovery
RU79936U1 (en) DEVICE FOR SEPARATION OF GAS AND MECHANICAL IMPURITIES FROM OIL IN A WELL
CN116733440A (en) Rotational flow coalescence coupling separation module, device and tubular column for same-well injection and production well
CN2437854Y (en) Fluid producing downhole sand removing forward hydrocyclone for oil well
RU79618U1 (en) GAS SAND SEPARATOR OF SUBMERSIBLE Borehole PUMP FOR OIL PRODUCTION
RU186850U1 (en) GAS SEPARATOR
RU2559277C1 (en) Mechanical impurities separator for fluid
RU2190450C2 (en) Gas-and-liquid separator
RU218123U1 (en) Submersible installation of a vane pump with a downhole separator of mechanical impurities - a gas phase enlarger
CN109432827B (en) Weak cyclone type oil-gas-water three-phase separation device and flow dividing method
EP1255911B1 (en) A device for and method of separating gas and liquid in a wellstream
RU48579U1 (en) WAY GAS SAND WELL SEPARATOR
CN2759552Y (en) Oil-water-sand eddy flow tri-phase separation apparatus
RU2810912C1 (en) Method of operation of installing a vane pump with a downhole separator of mechanical impurities and a gas phase enlarger (options) and submersible installation of a vane pump for its implementation (options)
RU65965U1 (en) DEVICE FOR GAS AND SAND SEPARATION WHEN LIQUID IS PUMPED FROM A WELL WITH A SUBMERSIBLE ELECTRIC CENTRIFUGAL PUMP
CN102102507B (en) Double-cavity sand and gas anchor
CN104107563A (en) Double-cylinder spiral plate type oil-water separator
SU1066629A1 (en) Separator
RU200365U1 (en) BOREHOLE GAS SAND SEPARATOR

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150404