RU2547533C1 - Borehole separator - Google Patents
Borehole separator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2547533C1 RU2547533C1 RU2014105378/03A RU2014105378A RU2547533C1 RU 2547533 C1 RU2547533 C1 RU 2547533C1 RU 2014105378/03 A RU2014105378/03 A RU 2014105378/03A RU 2014105378 A RU2014105378 A RU 2014105378A RU 2547533 C1 RU2547533 C1 RU 2547533C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- axial channel
- screw
- gas
- flow divider
- flow
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Degasification And Air Bubble Elimination (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к газовой промышленности и предназначено для отделения дисперсной и капельной жидкости из газового потока со сбросом под газоводяной контакт.The invention relates to the gas industry and is intended to separate the dispersed and droplet liquid from the gas stream with discharge under gas-water contact.
Известен газовой якорь (см. а.с. №1472650, Мкл. Е21В 43/34, опубл. 15.04.1989 г. Бюл. №14).Known gas anchor (see AS No. 1472650, Ml. E21B 43/34, publ. 04/15/1989 Bull. No. 14).
Якорь содержит двухступенчатый корпус с приемными отверстиями, нижние витки которого плотно прилегают к стенкам нижней ступени. Верхний виток располагается в верхней ступени корпуса, а газовыпускная трубка с обратным клапаном установлена в верхней ступени корпуса большего диаметра. Шнек выполнен сетчатым из гидрофильного материала. Нижние витки шнека образуют открытый осевой канал, а верхний виток - воронку в виде усеченного конуса, верхнее меньшее основание которого связано с газовыпускной трубкой. Диаметр открытого осевого канала выполнен коническим, с увеличением снизу вверх. Конструкция позволяет осуществлять сепарацию газа с его отводом через отводящую газовыпускную трубку в межтрубное пространство скважин.The anchor contains a two-stage housing with receiving holes, the lower turns of which are tightly adjacent to the walls of the lower stage. The upper turn is located in the upper stage of the housing, and the exhaust pipe with a check valve is installed in the upper stage of the larger diameter housing. The auger is made of mesh from a hydrophilic material. The lower turns of the screw form an open axial channel, and the upper turn is a funnel in the form of a truncated cone, the upper smaller base of which is connected to the gas outlet pipe. The diameter of the open axial channel is made conical, with an increase from bottom to top. The design allows for the separation of gas with its outlet through the exhaust gas outlet pipe into the annulus of the wells.
Тем не менее, такая конструкция не может быть применена для сепарации дисперсной и капельной влаги из газового потока, так как отделяемый поток газа в этом случае подается в межтрубное пространство скважины. Добыча газа по межтрубному пространству не ведется из-за требований техники безопасности.However, such a design cannot be used to separate dispersed and droplet moisture from the gas stream, since the separated gas stream in this case is fed into the annulus of the well. No gas is produced in the annulus due to safety requirements.
Известен газовый якорь (см. патент РФ №2269649, МКИ Е21В 43/38, опубл. 27.12.2003 г.).Known gas anchor (see RF patent No. 2269649, MKI E21B 43/38, publ. 12/27/2003).
Якорь состоит из патрубка с осевым и радиальным каналами с размещенными одна над другой чашками, обращенными вверх. Радиальные каналы в патрубке расположены на уровне днища каждой чашки, высота которой определена аналитическим путем. Якорь предназначен для лифтовых колонн труб в скважинах, эксплуатируемых штанговыми насосами.The anchor consists of a nozzle with axial and radial channels with cups placed one above the other, facing up. The radial channels in the nozzle are located at the bottom of each cup, the height of which is determined analytically. The anchor is designed for pipe lift columns in wells operated by sucker rod pumps.
Сепарация газа происходит в чашках с выделением его пузырьков из пластового флюида и миграцией в полость межтрубного пространства с последующим сбросом в промысловой газосборный коллектор.The gas is separated in cups with the release of its bubbles from the reservoir fluid and migration into the annular cavity cavity with subsequent discharge into the field gas collector.
Устройство обеспечивает сепарацию сравнительно небольших объемов газа из пластовой жидкости, но не может осуществлять сепарацию капельной и дисперсной влаги из газового потока.The device provides the separation of relatively small volumes of gas from the reservoir fluid, but cannot separate the droplet and dispersed moisture from the gas stream.
Тем более, отсепарированная из газового потока жидкость не может быть сброшена на забой скважины под уровень расположения газоводяного контакта.Moreover, the liquid separated from the gas stream cannot be discharged to the bottom of the well below the level of the gas-water contact location.
Известен центробежный сепаратор (см. а.с. №413962, Мкл. B01d 45/12, опубл. 05.11.1974 г., Бюл. №5), состоящий из корпуса с дросселирующим устройством и обратным клапаном, снабженным штоком с направляющей втулкой в виде полого цилиндра. В верхней части цилиндр снабжен крышкой с отверстиями, а в нижней части цилиндра выполнены тангенциальные прорези. Корпус с цилиндром образуют камеру наполнения. Центробежный сепаратор устанавливается вертикально.Known centrifugal separator (see AS No. 41362, Mcl. B01d 45/12, publ. 11/05/1974, Bull. No. 5), consisting of a housing with a throttling device and a check valve provided with a rod with a guide sleeve in in the form of a hollow cylinder. In the upper part of the cylinder is provided with a cover with holes, and in the lower part of the cylinder tangential slots are made. A housing with a cylinder forms a filling chamber. The centrifugal separator is mounted vertically.
Газовый поток входит внутрь корпуса по подводящему патрубку. При открытии запорного элемента цилиндр с крышкой перемещается вниз с подачей из сепаратора газового потока, предварительно введенного через тангельциальные каналы в теле цилиндра внутрь его осевого канала. Поток газа закручивается, а капельная жидкость отбрасывается к стенке цилиндра и в виде пленки движется до ловушек крышки с перетоком в камеру накопления, откуда по отводящему патрубку выводится за пределы сепаратора. Расход газа определяется положением запирающего шарового элемента.The gas stream enters the housing through the inlet pipe. When the locking element is opened, the cylinder with the lid moves downward with the supply of a gas stream from the separator, previously introduced through the tangential channels in the cylinder body into its axial channel. The gas flow swirls, and the droplet liquid is thrown to the cylinder wall and in the form of a film moves to the lid traps with an overflow into the accumulation chamber, from where it is discharged outside the separator through the outlet pipe. The gas flow rate is determined by the position of the locking ball element.
Конструкцию центробежного сепаратора сложно применить в условиях газовой скважины из-за малых диаметральных размеров ствола и больших размеров корпуса сепаратора.The design of a centrifugal separator is difficult to apply in a gas well due to the small diametrical dimensions of the barrel and the large dimensions of the separator body.
Известен скважинный сепаратор двойного действия (см. а.с. №1629507, Мкл. Е21В 43/38, опубл. 23.02.91 г., Бюл. №7), предназначенный для сепарации газа и песка в условиях повышенного расхода газожидкостной смеси, принятый за прототип. Устройство состоит из корпуса с присоединительными патрубками и приемными отверстиями, контейнера, многокамерного узла предварительной сепарации газа с установленными снаружи кольцами, патрубков для отвода жидкости, делителя потока, совмещенного узла центробежной сепарации газа в виде шнека с перфорированными отверстиями и спиралью, образующего с хвостовиком проточный канал. В теле делителя потока по образующей цилиндра выполнены щелевые прорези, сообщающие проточный канал штока с кольцевым каналом. Суммарная площадь сечения щелевых прорезей подобрана из условия обеспечения необходимого поля центробежных сил.Known double-acting borehole separator (see AS No. 1629507, Mcl. E21B 43/38, publ. 02.23.91, Bull. No. 7), designed for the separation of gas and sand under conditions of increased gas-liquid mixture, adopted for the prototype. The device consists of a housing with connecting nozzles and receiving holes, a container, a multi-chamber gas pre-separation unit with rings installed externally, liquid branch pipes, a flow divider, a combined centrifugal gas separation unit in the form of a screw with perforated holes and a spiral forming a flow channel with a shank . In the body of the flow divider along the generatrix of the cylinder, slotted slots are made that communicate the flow channel of the rod with the annular channel. The total cross-sectional area of the slotted slots is selected from the conditions for ensuring the required field of centrifugal forces.
Кольцевая камера между хвостовиком шнека и корпусом разделена кольцами на отдельные камеры, связанные приемными отверстиями с полостью скважины, отверстиями в корпусе с газосборной камерой и камерой гравитационной сепарации газа.The annular chamber between the auger shank and the casing is divided by rings into separate chambers connected by receiving holes to the well cavity, openings in the casing with a gas collection chamber and a gravitational gas separation chamber.
Проведенный поиск и анализ конструкций известных технических решений показал, что в а.с. №761698, Мкл. Е21В 39/00 - «Газожидкостный сепаратор» (опубл. 07.09.1980 г., Бюл. №33) реализован принцип закручивания газожидкостного потока за счет тангенциального выполнения выходных отверстий.A search and analysis of the structures of known technical solutions showed that in A.S. No. 761698, Mcl. Е21В 39/00 - “Gas-liquid separator” (published on September 7, 1980, Bull. No. 33), the principle of twisting a gas-liquid flow due to the tangential execution of outlet openings is implemented.
Известна также конструкция газового якоря (см. а.с. №875000, Мкл. Е21В 43/34, опубл. 23.10.1981 г., Бюл. №39), где известно применение шнека для закручивания потока с полым осевым каналом для приема и подачи.Also known is the design of a gas anchor (see AS No. 875000, Mcl. E21B 43/34, publ. 10/23/1981, Bull. No. 39), where the use of a screw for swirling a flow with a hollow axial channel for receiving and filing.
Технический результат, который может быть получен при реализации предлагаемого изобретения:The technical result that can be obtained by implementing the invention:
- возможность обеспечить работоспособность скважины путем предотвращения ее самозадавливания;- the ability to ensure the health of the well by preventing its self-jamming;
- возможность сепарации капельной и дисперсной жидкости из газожидкостного потока со сбросом ее в скважину под уровень газоводяного контакта;- the possibility of separation of the droplet and dispersed liquid from the gas-liquid stream with its discharge into the well under the level of the gas-water contact;
- возможность замены и извлечения внутренней части устройства для обеспечения подачи геофизических приборов в скважину;- the ability to replace and remove the inside of the device to ensure the supply of geophysical instruments into the well;
- возможность повторной установки внутренней части устройства в осевой канал шнека с продолжением процесса эксплуатации скважины.- the ability to reinstall the internal part of the device in the axial channel of the screw with the continuation of the operation of the well.
Технический результат достигается тем, что внутрискважинный сепаратор содержит газосборную камеру, узел предварительной сепарации газа в виде шнека со спиральной навивкой на внешней стороне, образующей с ним проточный канал, связанный отверстиями в его теле с его осевым каналом.The technical result is achieved by the fact that the downhole separator contains a gas collection chamber, a preliminary gas separation unit in the form of a screw with a spiral winding on the outside, forming a flow channel connected with the holes in its body with its axial channel.
Делитель потока снабжен патрубком для отвода жидкости, гильзой, штоком с отбойными тарелками в осевом канале гильзы, на верхнем конце которого размещены перегородка и присоединительная головка.The flow divider is equipped with a nozzle for draining fluid, a sleeve, a rod with baffle plates in the axial channel of the sleeve, on the upper end of which there is a partition and a connecting head.
Устройство снабжено пакером со шнеком на нижнем конце с седлом в осевом канале.The device is equipped with a packer with a screw at the lower end with a saddle in the axial channel.
Патрубок отвода жидкости снабжен опорной шайбой и связан верхним концом с делителем потока, в котором выполнены подводящие каналы, соединяющие осевой канал шнека с полостью гильзы, образующей кольцевую камеру с присоединительным патрубком, гидравлически связанную отводящими каналами в теле делителя потока с осевым каналом патрубка отвода жидкости.The liquid outlet pipe is equipped with a support washer and is connected at its upper end to a flow divider, in which feed channels are made connecting the screw axial channel with a sleeve cavity forming an annular chamber with a connecting pipe hydraulically connected with the discharge channels in the flow divider body with the axial channel of the liquid drain pipe.
Делитель потока установлен внутри присоединительного патрубка с торцовым взаимодействием опорной шайбы с седлом в осевом канале шнека.The flow divider is installed inside the connecting pipe with the end interaction of the support washer with the seat in the axial channel of the screw.
Конструкция внутрискважинного сепаратора поясняется чертежами, где:The design of the downhole separator is illustrated by drawings, where:
- на фиг.1 - сепаратор в разрезе, установленный в осевом канале труб обсадной колонны, с расположением в интервале перфорации;- figure 1 is a cross-sectional separator installed in the axial channel of the casing pipe, with a location in the perforation interval;
- на фиг.2 - сепаратор в разрезе, без внутренней части, со свободным осевым каналом первой ступени сепарации;- figure 2 - the separator in the context, without an inner part, with a free axial channel of the first separation stage;
- на фиг.3 - поперечный увеличенный разрез делителя потока.- figure 3 is a transverse enlarged section of a flow divider.
Устройство состоит из двух частей - сепаратора первой ступени и извлекаемой второй ступени.The device consists of two parts - a separator of the first stage and an extractable second stage.
Первая ступень состоит из пакера механического 1, верхний конец которого снабжен присоединительным патрубком 2.The first stage consists of a
Снизу к стволу пакера 1 подсоединяется сепаратор первой ступени, в виде шнека 3 со спиральной навивкой 4, витки которой перекрывают прямой газожидкостный поток к отверстиям 5 в теле шнека 3, поступающий из перфорационных отверстий 6 обсадной колонны 7. Отверстия 5 в шнеке 3 выполнены тангенциально-направленными к оси устройства.From the bottom, to the trunk of the
В осевом канале 8 шнека 3 установлено седло 9. Извлекаемая вторая ступень сепаратора состоит из делителя потока 10 с подводящими каналами 11 и отводящими каналами 12. Делитель потока 10 перекрывает прямой поток газожидкостной смеси из осевого канала 8 шнека 3 внутрь патрубка отвода жидкости 13, связанного с делителем потока 10 и пропущенного в осевой канал 8 шнека 3 и выходящего за его пределы с расположением в зоне под газоводяной контакт (ГВК) 14. В нижней части патрубка отвода жидкости 13 установлена опорная шайба 15 с возможностью опоры на седло 9.A
Делитель потока 10 в верхней части оснащен сепаратором второй ступени 16, включающим гильзу 17, в днище которой закреплен шток 18 с образованием с ней кольцевой камеры 19, в которой размещены отбойные тарелки 20. Над гильзой 17 на штоке 18 размещена перегородка 21 с посадочной головкой 22, в теле которой выполнена технологическая расточка 23 для обеспечения возможности ввода в нее специального посадочного инструмента и захвата извлекаемой части сепаратора. В верхней части присоединительного патрубка 2 установлена стопорная гайка 24. Кольцевая камера 25, образованная внутренней поверхностью присоединительного патрубка 2 и наружной поверхностью гильзы 17, постоянно гидравлически связана отводящими каналами 12 в теле делителя потока 10 с осевым каналом 26 патрубка отвода жидкости 13. Осевой канал 8 шнека 3 связан отверстием 27, выполненным в теле патрубка отвода жидкости 13 над местом расположения опорной шайбы 15, с его осевым каналом 26.The
Работа устройстваDevice operation
В кольцевую камеру присоединительного патрубка 2, под стопорной гайкой 24 вводится посадочная головка (на фиг. не показано), которая связана, в свою очередь, с лифтовой колонной труб. Осуществляют спуск устройства на заданную глубину с расположением пакера 1 над кровлей продуктивного пласта. Спиральная навивка 4 сепаратора первой ступени располагается над уровнем расположения газоводяного контакта (ГВК) 14.In the annular chamber of the connecting
Проводят операцию по перекрытию межтрубного пространства пакером 1. После этого проводят технологические операции по освоению и запуску газовой скважины.An operation is performed to close the annular space by
При запуске газожидкостный поток из продуктивного пласта через перфорационные отверстия 6 поступает в осевой канал скважины, откуда, обтекая витки спиральной навивки 4, поступает с закручиванием через тангенциально-направленные отверстия 5 в теле шнека 3 в его осевой канал 8 и через подводящие каналы 11 в теле делителя потока 10 подается внутрь гильзы 17 с взаимодействием с отбойными тарелками 20. Далее поток газа выводится в кольцевую камеру 25 с взаимодействием с телом перегородки 21 и изменением направления движения потока газа. Капли жидкости при взаимодействии с витками спиральной навивки 4 и при закручивании газожидкостного потока стекают по внутренней поверхности шнека 3 к опорной шайбе 15, и через отверстие 27 жидкость перетекает в осевой канал 26 патрубка отвода жидкости 13 и далее сбрасывается под ГВК 14.When starting, the gas-liquid flow from the reservoir through the perforation holes 6 enters the axial channel of the well, from where, flowing around the coils of spiral winding 4, it enters with twisting through tangentially directed
Газожидкостный поток через подводящие каналы 11 в теле делителя потока 10 поступает в полость гильзы 17 и в виде пленки скапливается на ее внутренней поверхности, с перемещением потоком газа вверх до кромки, и по наружной поверхности пленка жидкости стекает в кольцевую камеру 25, откуда через отводящие каналы 12 проходит внутрь патрубка отвода жидкости 13 и далее в полость скважины под ГВК 14. Отсепарированный поток газа с остатками дисперсной влаги поступает под перегородку 21, с падением скорости потока. При этом отсепарированная жидкость в виде капель сбрасывается с поверхности перегородки 21 в кольцевую камеру 25 с перетоком через отводящие каналы 12 делителя потока 10 в осевой канал 26 патрубка отвода жидкости 13 и далее под ГВК 14.The gas-liquid flow through the
Процесс сепарации жидкости из газожидкостного потока происходит в постоянном режиме.The process of separation of liquid from a gas-liquid stream occurs in a constant mode.
После удаления дисперсной влаги из газожидкостного потока газ по лифтовой колонне труб подается на устье скважины потребителю.After the dispersed moisture is removed from the gas-liquid flow, gas is supplied to the consumer through the pipe string.
На фиг.2 показано устройство без извлекаемой части. Для извлечения этой части в осевой канал лифтовой колонны труб подается съемник, который вводится в технологическую расточку 23, связанную через шток 18 с делителем потока 10. Натяжением вверх извлекают внутреннюю часть на поверхность. Тем самым существует возможность свободного спуска в интервал продуктивного пласта исследовательского оборудования. После проведения исследований извлекают исследовательское оборудование и устанавливают в осевой канал 8 шнека 3 делитель потока 10 с патрубком отвода жидкости 13.Figure 2 shows a device without a removable part. To extract this part, a puller is fed into the axial channel of the pipe tubing string, which is inserted into the technological bore 23, connected through the
После повторного оснащения внутренней частью сепаратора первой ступени, а именно ввода в осевой канал 8 шнека 3 делителя потока 10 с патрубком отвода жидкости 13, скважину запускают в эксплуатацию с продолжением процесса сепарации.After re-equipping the inside of the separator of the first stage, namely, introducing into the
При необходимости все устройство может быть извлечено из скважины путем ввода в кольцевую камеру 25 присоединительного патрубка 2 специального ловильного устройства, которое взаимодействует со стопорной гайкой 24.If necessary, the entire device can be removed from the well by introducing into the
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014105378/03A RU2547533C1 (en) | 2014-02-13 | 2014-02-13 | Borehole separator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014105378/03A RU2547533C1 (en) | 2014-02-13 | 2014-02-13 | Borehole separator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2547533C1 true RU2547533C1 (en) | 2015-04-10 |
Family
ID=53296381
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014105378/03A RU2547533C1 (en) | 2014-02-13 | 2014-02-13 | Borehole separator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2547533C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3128719A (en) * | 1960-06-13 | 1964-04-14 | Shell Oil Co | Gas anchor |
SU875000A1 (en) * | 1979-07-03 | 1981-10-23 | Башкирский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности | Gas anchor |
SU1298357A1 (en) * | 1984-10-11 | 1987-03-23 | Пермский политехнический институт | Downhole separator of gas from liquid |
SU1629507A1 (en) * | 1989-03-15 | 1991-02-23 | Нижневартовский научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности | Double-acting deep-well separator |
RU2269649C2 (en) * | 2002-06-04 | 2006-02-10 | Закрытое акционерное общество "РА-Кубаньнефтемаш" | Bottom hole separator |
-
2014
- 2014-02-13 RU RU2014105378/03A patent/RU2547533C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3128719A (en) * | 1960-06-13 | 1964-04-14 | Shell Oil Co | Gas anchor |
SU875000A1 (en) * | 1979-07-03 | 1981-10-23 | Башкирский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности | Gas anchor |
SU1298357A1 (en) * | 1984-10-11 | 1987-03-23 | Пермский политехнический институт | Downhole separator of gas from liquid |
SU1629507A1 (en) * | 1989-03-15 | 1991-02-23 | Нижневартовский научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности | Double-acting deep-well separator |
RU2269649C2 (en) * | 2002-06-04 | 2006-02-10 | Закрытое акционерное общество "РА-Кубаньнефтемаш" | Bottom hole separator |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2894408C (en) | Downhole gas separator and method | |
RU2329375C2 (en) | Knockout drum installed in well bore | |
AU2014200992B2 (en) | Sand separator | |
NO332253B1 (en) | Filtration apparatus for use in a pipe string and methods of using the same to cement a casing or extension pipe in a borehole. | |
KR20070114777A (en) | Separator to separate a liquid/liquid/gas/solid mixture | |
RU2600653C2 (en) | System and method of separating mixture containing two fluid phases at least partially non-mixed with each other and having different specific density, in particular, for downhole use | |
US9937442B2 (en) | Oil and gas well primary separation device | |
NO339387B1 (en) | Water separator system for use in well operations | |
US9249653B1 (en) | Separator device | |
RU2290505C1 (en) | Well device for separation of oil and water | |
US9045980B1 (en) | Downhole gas and solids separator | |
US10711589B2 (en) | Sand separator | |
RU2547533C1 (en) | Borehole separator | |
RU2290506C1 (en) | Device for in-well gas separation | |
RU157711U1 (en) | BELL SEPARATOR | |
WO2018015777A1 (en) | Gas-liquid separator, hydrocarbon extractor, and related separation method | |
US11536126B2 (en) | Downhole gas-liquid separator | |
RU79618U1 (en) | GAS SAND SEPARATOR OF SUBMERSIBLE Borehole PUMP FOR OIL PRODUCTION | |
RU2483211C1 (en) | Plant for borehole separation of water-gas-oil mixture from water | |
RU124308U1 (en) | Borehole Gas Sand Separator | |
RU2529978C1 (en) | Downhole gas-sand separator | |
RU2542062C1 (en) | Device for formation treatment in horizontal well | |
RU48579U1 (en) | WAY GAS SAND WELL SEPARATOR | |
US12006810B2 (en) | Downhole separator | |
SU1677282A1 (en) | Borehole gas-and-sand separator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170214 |