RU2686873C1

RU2686873C1 - Well separator

Info

Publication number: RU2686873C1
Application number: RU2018122183A
Authority: RU
Inventors: Юрий Валентинович Данченко
Original assignee: Акционерное общество "Новомет-Пермь"
Priority date: 2018-06-15
Filing date: 2018-06-15
Publication date: 2019-05-06

Abstract

FIELD: technological processes.SUBSTANCE: invention relates to well separators protecting submersible pump from abrasive particles. Well separator comprises housing with inlet holes, top adapter with inner thread screwed on discharge tube to surround housing top end, screw arranged in annular clearance between housing and discharge tube, and container. Housing is made of fiber glass with a polyurethane coating inside and is covered by a lower adapter, which has a thread for connecting container, peripheral holes for connection with container and central hole for lower threaded end of discharge tube, equipped with perforations below the screw and plugged from below.EFFECT: higher reliability and longer life of well separators by eliminating abrasive wear and housing corrosion.1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к нефтепромысловому оборудованию, применяемому для защиты погружного насоса от выносимого из пласта песка.The invention relates to oil-field equipment used to protect the submersible pump from sand being removed from the formation.

На практике для этой цели широко применяются скважинные сепараторы, в основе работы которых лежит принцип разделения фаз в поле центробежных сил.In practice, well separators are widely used for this purpose, based on the principle of phase separation in the field of centrifugal forces.

Известен скважинный сепаратор, содержащий корпус с входными отверстиями, узел предварительной сепарации газа в виде охватывающих корпус стаканов, обращенных друг к другу дном, узел гравитационной сепарации газа, узел сепарации механических примесей, каналы отвода очищенной жидкости и механических примесей и контейнер, при этом входные отверстия расположены у дна стаканов, открытых сверху, и у открытого торца стаканов, открытых снизу [Пат. на ПМ №72015 РФ, Е21В 43/34, 2008].A downhole separator is known, comprising a housing with inlets, a gas pre-separation unit in the form of cups enclosing the housing facing each other bottom, a gravitational gas separation assembly, an assembly of mechanical impurities, drainage channels for purified liquid and mechanical impurities and a container, with the inlets located at the bottom of the glasses, open at the top, and at the open end of the glasses, open at the bottom [US Pat. at PM №72015 of the Russian Federation, Е21В 43/34, 2008].

Наряду с этим, известен скважинный сепаратор, содержащий корпус с входными отверстиями, в верхней части которого концентрично установлен патрубок, содержащий полый шнек с двухзаходной профилированной спиралью ниже входных отверстий на расстоянии более наружного диаметра шнека, двухзаходный спиральный канал, сообщающий входные отверстия с внутренней полостью корпуса выше вихревой камеры, концентрично установленной в нижней части корпуса под патрубком с сепарирующим узлом, герметизирующий элемент, установленный на корпусе выше входных отверстий, и контейнер [Пат. на ПМ №124308 РФ, Е21В 43/38, 2013].Along with this, a downhole separator is known, comprising a housing with inlets, in the upper part of which a nozzle is installed concentrically containing a hollow auger with a two-way profiled helix below the inlet apertures at a distance of more than the outer diameter of the auger; above the vortex chamber, concentrically mounted in the lower part of the body under the branch pipe with the separation unit, a sealing element mounted on the body above the entrance x apertures and a container [Pat. at PM No. 124308 of the Russian Federation, Е21В 43/38, 2013].

Кроме того, известно скважинное устройство, содержащее корпус с входными отверстиями, пружинный фильтр, размещенный между опорно-регулирующими элементами, трубу для прохода очищенной жидкости, один конец которой закреплен в переводнике, соединенном с корпусом, а второй конец окружен шнеком, нижний виток которого соединен с трубкой для отвода механических примесей, и контейнер [Пат. на ПМ №105355 РФ, Е21В 43/00, 2011].In addition, a wellbore device is known, comprising a housing with inlets, a spring filter placed between the control elements, a pipe for the passage of purified fluid, one end of which is fixed in a sub connected to the housing, and the other end is surrounded by a screw, the lower turn of which is connected with a tube for removal of mechanical impurities, and a container [US Pat. at PM No 105355 of the Russian Federation, Е21В 43/00, 2011].

Помимо того, известен скважинный сепаратор, включающий корпус из подключенных последовательно и размещенных одна над другой секций с общей ловильной камерой снизу, соединяющие секции переводники с продольными каналами и поперечными каналами, которые в нижнем переводнике сообщены с межтрубным пространством, а в промежуточных переводниках - с продольными каналами нижерасположенного переводника, трубки для нисходящего потока, сливные патрубки, жестко соединенные снизу с трубками и оснащенные сверху конусной поверхностью, сужающейся сверху вниз и соединенной с корпусом вышерасположенной секции [Пат. на ПМ №61788 РФ, Е21В 43/38, 2007].In addition, a downhole separator is known, comprising a body of sections connected in series and placed one above the other with a common fishing chamber at the bottom, connecting sections of subs to longitudinal channels and transverse channels, which are connected to the annular space in the lower sub, and in longitudinal channels channels of the downstream sub, tubes for the downward flow, drain pipes rigidly connected to the bottom with tubes and fitted with a conical surface tapering above pxy down and connected to the upstream housing section [Pat. at PM No. 61788 of the Russian Federation, Е21В 43/38, 2007].

И, наконец, известен скважинный сепаратор, имеющий наибольшее число общих признаков с заявляемым, который содержит цилиндрический металлический корпус с входными отверстиями, соединенный с переводником для крепления к колонне труб, внутри корпуса на внутренней резьбе переводника, охватывающего верхний торец корпуса, закреплена отводящая трубка, в кольцевом зазоре между корпусом и отводящей трубкой установлен шнек, спиральный канал которого сообщает входные отверстия корпуса с внутренней полостью сепаратора, под которой установлен контейнер [Пат. на ПМ №157711 Е21В 43/38, 2015].And finally, a well separator is well known, having the greatest number of common features with the claimed one, which contains a cylindrical metal housing with inlets, connected to a sub for fastening to a string of pipes, inside the housing on the internal thread covering the upper end of the housing, a discharge tube is fixed, in the annular gap between the housing and the discharge tube a screw is installed, the spiral channel of which communicates the inlet openings of the housing with the internal cavity of the separator, under which is mounted techner [Pat. on PM No. 157711 EV 43/38, 2015].

Общим недостатком перечисленных скважинных сепараторов, в том числе принятого за прототип, является возможность абразивного износа металлического корпуса, особенно при больших дебитах пластовой жидкости. Кроме того, во многих скважинах металлический корпус подвергается коррозии, что в сочетании с абразивным износом может привести к разрушению корпуса и падению скважинного сепаратора на забой.A common disadvantage of these downhole separators, including adopted for the prototype, is the possibility of abrasive wear of the metal body, especially at high flow rates of formation fluid. In addition, in many wells the metal casing undergoes corrosion, which, in combination with abrasive wear, can lead to the destruction of the casing and the fall of the borehole separator to the bottom.

Задачей настоящего изобретения является повышение надежности скважинного сепаратора за счет устранения абразивного износа и коррозии корпуса.The present invention is to improve the reliability of the downhole separator by eliminating abrasive wear and corrosion of the housing.

Поставленная задача решается тем, что в скважинном сепараторе, содержащем цилиндрический корпус с входными отверстиями, верхний переводник с внутренней резьбой, навинченный на отводящую трубку с охватом верхнего торца корпуса, шнек, размещенный в кольцевом зазоре между корпусом и отводящей трубкой, и контейнер, согласно изобретению, корпус выполнен из стеклопластика с полиуретановым покрытием внутри и охвачен нижним переводником, который имеет резьбу для присоединения контейнера, периферийные отверстия для сообщения с контейнером и центральное отверстие под нижний резьбовой конец отводящей трубки, снабженной ниже шнека перфорациями и заглушенной снизу.The task is solved by the fact that in the downhole separator containing a cylindrical body with inlets, an upper sub with internal thread, screwed onto a discharge tube to cover the upper end of the housing, an auger placed in the annular gap between the housing and the discharge tube, and a container according to the invention , the body is made of fiberglass with a polyurethane coating inside and covered by a lower sub, which has a thread for attaching the container, peripheral holes for communication with the container and center The central hole is below the lower threaded end of the discharge tube, which is provided with perforations below the auger and is plugged below.

Изобретение поясняется фиг. со схематично изображенным скважинным сепаратором.The invention is illustrated in FIG. with schematically depicted downhole separator.

Скважинный сепаратор содержит цилиндрический стеклопластиковый корпус 1 с входными отверстиями 2 и размещенную концентрично в нем отводящую трубку 3 с верхним и нижним резьбовыми концами 4 и 5 (фиг.). Верхний резьбовой конец 4 ввернут во внутреннее резьбовое отверстие 6 верхнего переводника 7. Нижний резьбовой конец 5 вставлен в центральное отверстие 8 нижнего переводника 9 и зафиксирован посредством гайки 10. В некоторых вариантах исполнения в центральном отверстии 8 нарезана внутренняя резьба, и нижний резьбовой конец 5 отводящей трубки 3 ввертывается в нее. За счет резьбовых концов 4 и 5 на отводящей трубке 3 обеспечивается притягивание верхнего и нижнего переводников 7 и 9 к торцам стеклопластикового корпуса 1. На внутреннюю поверхность стеклопластикового корпуса 1 нанесено полиуретановое покрытие 11, обладающее высокой износостойкостью. В кольцевом зазоре между стеклопластиковым корпусом 1 и отводящей трубкой 3 размещен шнек 12, образующий спиралевидный канал 13. В отводящей трубке 3 ниже шнека 12 выполнены перфорации 14, а снизу установлена заглушка 15. Нижний переводник 9 имеет наружную резьбу 16 для присоединения контейнера 17 и отверстия 18 для сброса в контейнер отсепарированных частиц.The downhole separator contains a cylindrical fiberglass housing 1 with inlet openings 2 and a discharge tube 3 placed concentrically in it with upper and lower threaded ends 4 and 5 (FIG.). The upper threaded end 4 is screwed into the internal threaded hole 6 of the upper sub 7. The lower threaded end 5 is inserted into the central hole 8 of the lower sub 9 and fixed by means of a nut 10. In some versions, an internal thread is cut into the central hole 8, and the lower threaded end 5 of the outlet tube 3 is screwed into it. Due to the threaded ends 4 and 5 on the diverting tube 3, the upper and lower subs 7 and 9 are attracted to the ends of the fiberglass body 1. A polyurethane coating 11 is coated on the inner surface of the fiberglass body 1, which has high wear resistance. In the annular gap between the fiberglass housing 1 and the discharge tube 3 is placed a screw 12, forming a spiral channel 13. In the discharge tube 3 below the screw 12 there are perforations 14, and a plug 15 is installed below. The bottom sub 9 has an external thread 16 for connecting the container 17 and the holes 18 for discharge into the container of separated particles.

Скважинный сепаратор работает следующим образом.Downhole separator works as follows.

При включении погружного насоса пластовая жидкость с частицами песка поступает из межтрубного пространства через входные отверстия 2 в стеклопластиковый корпус 1. Далее по спиралевидному каналу 13 жидкость движется вниз вдоль шнека 12 и приобретает вращательное движение. Действующие при вращательном движении центробежные силы и силы гравитации смещают частицы песка в наружную часть потока и прижимают их к стеклопластиковому корпусу 1 и шнеку 12. Во время движения частицы песка трутся о полиуретановое покрытие 11 на внутренней поверхности стеклопластикового корпуса 1, которое благодаря своим свойствам способно противостоять абразивному износу и предохраняет от износа сам корпус. Кроме того, корпус из стеклопластика не подвержен коррозии, что также поднимает эксплуатационную надежность скважинного сепаратора. После прохождения спиралевидного канала 13 очищенная жидкость втекает через отверстия 14 в отводящую трубку 3 и течет по ней вверх к погружному насосу, а частицы песка опускаются на нижний переводник 9 и через отверстия 18 падают в контейнер 17.When the submersible pump is turned on, the reservoir fluid with sand particles enters from the annular space through the inlets 2 into the fiberglass housing 1. Then, through the spiral channel 13, the fluid moves down along the screw 12 and acquires a rotational motion. The centrifugal forces and gravitational forces acting during rotational movement displace sand particles into the outer part of the flow and press them against fiberglass body 1 and screw 12. While moving, sand particles rub against polyurethane coating 11 on the inner surface of fiberglass body 1, which due to its properties is able to withstand abrasive wear and protects the body from wear. In addition, the body of fiberglass is not susceptible to corrosion, which also increases the operational reliability of the downhole separator. After passing through the spiral channel 13, the purified liquid flows through the holes 14 into the discharge pipe 3 and flows through it up to the submersible pump, and sand particles fall to the bottom sub 9 and through the holes 18 fall into the container 17.

Claims

Borehole separator, comprising a housing with inlets, an upper sub with internal thread, screwed onto a discharge tube to cover the upper end of the housing, an auger placed in an annular gap between the housing and the discharge pipe, and a container, characterized in that the housing is made of fiberglass with polyurethane coated inside and enveloped by a bottom sub, which has a thread for attaching the container, peripheral holes for communication with the container and a central hole for the lower threaded end to retract th tube fitted below the screw perforations and plugged at the bottom.