RU65965U1

RU65965U1 - DEVICE FOR GAS AND SAND SEPARATION WHEN LIQUID IS PUMPED FROM A WELL WITH A SUBMERSIBLE ELECTRIC CENTRIFUGAL PUMP

Info

Publication number: RU65965U1
Application number: RU2007110675/22U
Authority: RU
Inventors: Расих Нафисович Файзуллин; Сергей Юрьевич Фролов; Рафагат Габделвалиевич Габдуллин; Рим Салихович Губаев; Артур Илмасович Мингазов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина
Priority date: 2007-03-22
Filing date: 2007-03-22
Publication date: 2007-08-27

Abstract

Предложение относится к нефтегазодобыче, в частности к устройствам для сепарации газа и песка от жидкости в скважине. Устройство для сепарации газа и песка при откачке жидкости из скважин погружным электроцентробежным насосом включает струйный аппарат, активное сопло гидравлически сообщенное обводным каналом с рабочей напорной линией погружного электроцентробежного насоса (ПЭЦН), корпус с газоотводной и всасывающей трубами, установленный под приемом ПЭЦН, фильтр, установленный на нижнем конце корпуса и сепарационный элемент, размещенный внутри корпуса под газоотводной трубкой и выполнен в виде шнека полая ось которого имеет радиальные перфорационные отверстия для прохода газожидкостной смеси. Струйный аппарат размещен на входе газоотводной трубки, причем полость оси шнека сообщена с всасывающей полостью струйного аппарата. Винтовая поверхность шнека выполнена из пружинной стали с переменным шагом, уменьшающимся в осевом направлении потока жидкости, причем верхний конец винтовой поверхности шнека жестко закреплен к нижнему концу струйного аппарата, а нижний конец винтовой поверхности шнека размещен свободно относительно корпуса с возможностью осевого перемещения, при этом ниже фильтра устройство оснащено шламосборной камерой. Предлагаемое устройство достаточно эффективно в работе при наличии в откачиваемой из скважины жидкости значительного количества мелких твердых примесей (песка), поскольку позволяет сепарировать песок и собирать его в шламосборной камере, избежав тем сам попадание его на прием погружного электроцентробежного насоса, что позволяет продлить срок службы насоса в целом. 1 ил. на 1 л.The proposal relates to oil and gas production, in particular to devices for separating gas and sand from liquid in the well. A device for separating gas and sand when pumping liquid from wells with a submersible electric centrifugal pump includes a jet apparatus, an active nozzle hydraulically connected by a bypass channel with a working pressure line of a submersible electric centrifugal pump (PETsN), a body with gas and suction pipes, installed under the intake of the PETsN, a filter installed at the lower end of the housing and the separation element located inside the housing under the gas pipe and made in the form of a screw, the hollow axis of which has radial perforation openings for the passage of a gas-liquid mixture. The inkjet apparatus is located at the inlet of the exhaust pipe, and the cavity of the axis of the screw is in communication with the suction cavity of the inkjet apparatus. The screw surface of the screw is made of spring steel with a variable pitch decreasing in the axial direction of the fluid flow, the upper end of the screw surface of the screw being rigidly fixed to the lower end of the jet apparatus, and the lower end of the screw surface of the screw is freely positioned relative to the housing with the possibility of axial movement, while below The filter device is equipped with a slurry chamber. The proposed device is quite effective in operation if there is a significant amount of small solid impurities (sand) in the pumped out liquid from the well, since it allows you to separate the sand and collect it in a sludge collection chamber, thereby avoiding it getting on the reception of a submersible electric centrifugal pump, which allows to extend the life of the pump generally. 1 ill. for 1 liter

Description

Предложение относится к нефтегазодобыче, в частности к устройствам для сепарации газа и песка от жидкости в скважине.The proposal relates to oil and gas production, in particular to devices for separating gas and sand from liquid in the well.

Известен скважинный газопесочный сепаратор (авторское свидетельство SU №1073436 МПК 7 Е21В 43/38, опубл. в бюл. №6 от 15.02.1984 г.) содержащий фильтр, выполненный в виде спиральной ленточной пружины, один конец которой жестко соединен с переводником, а другой - с наконечником, установленным с возможностью осевого перемещения, направляющую размещенную во внутренней полости фильтра и связанную с наконечником, при этом спиральная пружина выполнена виде ленты и в местах перекрытия лента имеет выступы, образующие фильтрующие щели, причем количество выступов на каждом из витков одинаково и расположены они равномерно, при этом сепаратор снабжен втулкой, связанной с направляющей, другой конец которой жестко соединен с наконечником, причем в переводнике выполнены радиальные каналы, перекрываемые втулкой.A well-known gas sand separator (copyright certificate SU No. 1073436 MPK 7 ЕВВ 43/38, published in Bulletin No. 6 of 02.15.1984) containing a filter made in the form of a spiral tape spring, one end of which is rigidly connected to the sub, and the other with a tip mounted with axial movement, a guide located in the inner cavity of the filter and connected with the tip, while the coil spring is made in the form of a tape and in the places of overlap the tape has protrusions forming filter slots, and the number of protrusions s on each of the turns is the same and they are evenly spaced, while the separator is equipped with a sleeve connected to the guide, the other end of which is rigidly connected to the tip, and radial channels overlapped by the sleeve are made in the sub.

Недостатками данного устройства являются:The disadvantages of this device are:

- во-первых, недостаточная эффективность процессов дегазации отбираемой из скважины жидкости;- firstly, the insufficient efficiency of the degassing processes of the fluid taken from the well;

- во-вторых, низкое качество фильтрации содержащейся в отбираемой из скважины жидкости наиболее мелкой фракции твердых механических примесей.- secondly, the low quality of the filtration of the smallest fraction of solid mechanical impurities contained in the fluid taken from the well.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для сепарации газа при откачке жидкости из скважин погружным электроцентробежным насосом (авторское свидетельство SU №1550115 МПК 7 Е21В 43/38, опубл. в бюл. №10 от 15.03.1990 г.), включающее струйный аппарат, активное сопло которого гидравлически сообщено с рабочей напорной линией погружного электроцентробежного насоса, корпус с газоотводной и всасывающей трубами, установленный под приемом погружного электроцентробежного насоса, фильтр, размещенный по корпусом и сепарационный элемент, размещенный внутри корпуса под газоотводной трубкой, при этом сепарационный элемент выполнен в виде шнека полая ось которого имеет радиальные перфорационные отверстия для прохода газожидкостной смеси, а струйный аппарат The closest in technical essence is a device for gas separation when pumping fluid from wells with a submersible electric centrifugal pump (copyright certificate SU No. 1550115 IPC 7 Е21В 43/38, published in bulletin No. 10 of 03.15.1990), including an inkjet apparatus, the active nozzle of which is hydraulically connected to the working pressure line of the submersible electric centrifugal pump, the casing with the gas and suction pipes, installed under the intake of the submersible electric centrifugal pump, a filter placed along the casing and a separation element, p zmeschenny within the housing under the vapor pipe, the separation element is a hollow screw whose axis has radial perforations for the passage of liquid mixture, and jet apparatus

размещен на входе газоотводной трубки, причем полость оси шнека сообщена с всасывающей полостью струйного аппарата.placed at the inlet of the exhaust pipe, and the cavity of the axis of the screw is in communication with the suction cavity of the jet apparatus.

Недостатками известного устройства являются:The disadvantages of the known device are:

во-первых, мелкие фракции твердых примесей (например, песок) либо сразу поступают на прием погружного электроцентробежного насоса, либо выпадают в осадок и вновь поступают через отверстия фильтра на прием насоса, а это ускоряет выход насоса из строя;firstly, small fractions of solid impurities (for example, sand) either immediately arrive at the submersible electric centrifugal pump, or precipitate and again pass through the filter openings to the pump intake, which accelerates the failure of the pump;

во-вторых, фильтр не имеет возможность самоочистки, что вызывает его быстрое засорение особенно в скважинах содержащих в отбираемой жидкости большое количество твердых механических примесей, в связи с чем требуется извлечение скважинного оборудования на поверхность для ревизии.secondly, the filter does not have the ability to self-clean, which causes it to quickly become clogged, especially in wells containing a large amount of solid mechanical impurities in the sampled fluid, and therefore, downhole equipment must be removed to the surface for inspection.

Технической задачей полезной модели является повышение эффективности работы устройства при наличии в откачиваемой из скважины жидкости значительного количества твердых примесей.The technical task of the utility model is to increase the efficiency of the device in the presence of a significant amount of solid impurities in the fluid pumped from the well.

Указанная техническая задача решается устройством для сепарации газа и песка при откачке жидкости из скважин погружным электроцентробежным насосом, включающим струйный аппарат, активное сопло гидравлически сообщенное обводным каналом с рабочей напорной линией погружного электроцентробежного насоса, корпус с газоотводной и всасывающей трубами, установленный под приемом погружного электроцентробежного насоса, фильтр, установленный на нижнем конце корпуса и сепарационный элемент, размещенный внутри корпуса под газоотводной трубкой и, выполненный в виде шнека полая ось которого имеет радиальные перфорационные отверстия для прохода газожидкостной смеси, а струйный аппарат размещен на входе газоотводной трубки, причем полость оси шнека сообщена с всасывающей полостью струйного аппарата.The specified technical problem is solved by a device for separating gas and sand when pumping liquid from wells with a submersible electric centrifugal pump, including an inkjet apparatus, an active nozzle hydraulically connected by a bypass channel with a working pressure line of a submersible electric centrifugal pump, a casing with a gas outlet and suction pipes, installed under a submersible electric centrifugal pump , a filter mounted on the lower end of the housing and a separation element located inside the housing under the vent pipe and, made in the form of a screw, the hollow axis of which has radial perforations for the passage of the gas-liquid mixture, and the jet apparatus is located at the inlet of the gas outlet pipe, and the cavity of the axis of the screw is in communication with the suction cavity of the jet apparatus.

Новым является то, что винтовая поверхность шнека выполнена из пружинной стали с переменным шагом, уменьшающимся в осевом направлении потока жидкости, причем верхний конец винтовой поверхности шнека жестко закреплен к нижнему концу струйного аппарата, а нижний конец - размещен свободно относительно корпуса с возможностью осевого перемещения, при этом устройство ниже фильтра оснащено шламосборной камерой.What is new is that the screw surface of the screw is made of spring steel with a variable pitch decreasing in the axial direction of the fluid flow, the upper end of the screw surface of the screw being rigidly fixed to the lower end of the jet apparatus, and the lower end is freely positioned relative to the housing with the possibility of axial movement, however, the device below the filter is equipped with a slurry chamber.

На фигуре схематично изображено предлагаемое устройство.The figure schematically shows the proposed device.

Устройство для сепарации газа и песка при откачке жидкости из скважин погружным электроцентробежным насосом включает струйный аппарат 1, активное сопло 2 гидравлически сообщенное обводным каналом 3 с рабочей напорной линией 4 A device for separating gas and sand when pumping liquid from wells with a submersible electric centrifugal pump includes a jet apparatus 1, an active nozzle 2 hydraulically communicated by a bypass channel 3 with a working pressure line 4

погружного электроцентробежного насоса (ПЭЦН) 5, корпус 6 с газоотводной 7 и всасывающей 8 трубами, установленный под приемом ПЭЦН 5, фильтр 9, установленный на нижнем конце корпуса 6, а также сепарационный элемент, размещенный внутри корпуса 6 под газоотводной трубкой 7 и выполненный в виде шнека 10 полая ось 11 которого имеет радиальные перфорационные отверстия 12 для прохода газожидкостной смеси. Струйный аппарат 1 размещен на входе газоотводной трубки 7, причем полость оси 11 шнека 10 сообщена с всасывающей полостью струйного аппарата 1.submersible electric centrifugal pump (PETSN) 5, housing 6 with a gas outlet 7 and suction 8 pipes, installed under the intake of the PETSN 5, a filter 9 installed on the lower end of the housing 6, as well as a separation element located inside the housing 6 under the gas outlet 7 and made in in the form of a screw 10, the hollow axis 11 of which has radial perforations 12 for the passage of a gas-liquid mixture. The inkjet apparatus 1 is placed at the inlet of the exhaust pipe 7, and the cavity of the axis 11 of the screw 10 is in communication with the suction cavity of the inkjet apparatus 1.

Винтовая поверхность 13 шнека 10 выполнена из пружинной стали с переменным шагом, уменьшающимся в осевом направлении потока жидкости, причем верхний конец 14 винтовой поверхности 13 шнека 10 жестко закреплен к нижнему концу струйного аппарата 1, а нижний конец 15 винтовой поверхности 13 шнека 10 размещен свободно относительно корпуса 6 с возможностью осевого перемещения на величину - h.The screw surface 13 of the screw 10 is made of spring steel with a variable pitch decreasing in the axial direction of the fluid flow, the upper end 14 of the screw surface 13 of the screw 10 being rigidly fixed to the lower end of the jet apparatus 1, and the lower end 15 of the screw surface 13 of the screw 10 is placed relatively housing 6 with the possibility of axial movement by an amount of - h.

Устройство ниже фильтра 9 оснащено шламосборной камерой 16, например, выполненной из соединенных между собой 2-3 насосно-компрессорных труб.The device below the filter 9 is equipped with a sludge collection chamber 16, for example, made of 2-3 tubing connected to each other.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

После монтажа установки в скважине 17 запускают ПЭЦН 5 в работу. Газожидкостная смесь с твердыми примесями поступает на прием фильтра 9, при этом более мелкие твердые примеси (например, частицы песка) проходят сквозь фильтр 9 и вместе с газожидкостной смесью поступают в корпус 6 и попадают на винтовую поверхность 13 шнека 10 со степенью закрутки, близкой к нулю и постепенно закручиваются в винтовой поверхности 13 благодаря тому, что она выполнена с переменным шагом, уменьшающимся в осевом направлении потока жидкости, при этом верхний конец 14 шнека 10 жестко закреплен к нижнему концу струйного аппарата 1, а его нижней конец 15 не закреплен (свободен) относительно корпуса 6. Поэтому в процессе работы ПЭЦН 5 шнек 10, выполненный из пружинной стали вибрирует, то есть нижний конец шнека 10 совершает осевые перемещения относительно корпуса 6 на величину - h (на фигуре изображено пунктирными линиями), что ведет к интенсивному отсеиванию песка 18 из газожидкостной смеси и оседанию его вниз в шламоприемную камеру 16. Кроме того, благодаря колебаниям нижнего конца 15 шнека 10 происходит пульсация газожидкостной смеси, что снижает вероятность быстрого засорение отверстий фильтра 9.After the installation of the installation in the well 17, the PETSN 5 is launched. A gas-liquid mixture with solid impurities enters the filter 9, while smaller solid impurities (for example, sand particles) pass through the filter 9 and together with the gas-liquid mixture enter the housing 6 and enter the screw surface 13 of the screw 10 with a degree of twist close to zero and gradually twist in the screw surface 13 due to the fact that it is made with a variable pitch, decreasing in the axial direction of the fluid flow, while the upper end 14 of the screw 10 is rigidly fixed to the lower end of the jet apparatus 1, and the lower end 15 is not fixed (free) relative to the housing 6. Therefore, during the operation of the PETSN 5, the screw 10, made of spring steel, vibrates, that is, the lower end of the screw 10 makes axial movements relative to the housing 6 by the amount - h (shown in dashed lines) , which leads to intensive screening of sand 18 from the gas-liquid mixture and its settling down into the sludge receiving chamber 16. In addition, due to vibrations of the lower end 15 of the screw 10, pulsation of the gas-liquid mixture occurs, which reduces the likelihood of rapid clogging of holes Filter openings 9.

Под действием центробежной силы частицы жидкости перемещаются к стенке корпуса 6 и через всасывающую трубку 8 поступают на прием ПЭЦН 5, а пузырьки газа через радиальные перфорационные отверстия 12 оси 11 попадают во внутреннюю полость оси 11 шнека 10 и далее - во всасывающую полость струйного аппарата 1. Одновременно Under the action of centrifugal force, the liquid particles move to the wall of the housing 6 and through the suction tube 8 enter the PETSN 5, and gas bubbles through the radial perforations 12 of the axis 11 fall into the internal cavity of the axis 11 of the screw 10 and then into the suction cavity of the jet apparatus 1. At the same time

жидкость из рабочей напорной линии 4 ПЭЦН 5 поступает на поверхность, а некоторая ее часть (расчетная) по обводному каналу 3 поступает на активное сопло 2 струйного аппарата 1 под давлением гидростатического столба жидкости в напорной линии 4 (насосно-компрессорных трубах).the liquid from the working pressure line 4 of the PETsN 5 enters the surface, and some of it (calculated) through the bypass channel 3 enters the active nozzle 2 of the jet apparatus 1 under the pressure of the hydrostatic column of liquid in the pressure line 4 (tubing).

Жидкость, истекая из активного сопла 2 с большой скоростью, обеспечивает необходимое разряжение, как во всасывающей полости струйного аппарата 1, так и во внутренней полости оси 11 шнека 10. Происходит интенсивное отделение газа от жидкости. Далее отбираемый газ вышеуказанной струей жидкости выбрасывается в кольцевое пространство 19 скважины 17. Жидкость стекает на прием устройства, а газ по кольцевому пространству 19 скважины 17 поднимается вверх.The liquid flowing out of the active nozzle 2 at a high speed provides the necessary discharge both in the suction cavity of the jet apparatus 1 and in the internal cavity of the axis 11 of the screw 10. Intensive separation of gas from the liquid occurs. Next, the sampled gas is ejected by the above liquid stream into the annular space 19 of the well 17. The liquid flows to the device and the gas rises upward through the annular space 19 of the well 17.

Предлагаемое устройство достаточно эффективно в работе при наличии в откачиваемой из скважины жидкости значительного количества мелких твердых примесей (песка), поскольку позволяет сепарировать песок и собирать его в шламосборной камере, избежав тем сам попадание его на прием погружного электроцентробежного насоса, что позволяет продлить срок службы насоса в целом.The proposed device is quite effective in operation if there is a significant amount of small solid impurities (sand) in the pumped out liquid from the well, since it allows you to separate the sand and collect it in a sludge collection chamber, thereby avoiding it getting on the reception of a submersible electric centrifugal pump, which allows to extend the life of the pump generally.

Claims

A device for separating gas and sand when pumping liquid from wells with a submersible electric centrifugal pump, including a jet apparatus, an active nozzle hydraulically connected by a bypass channel with a working pressure line of a submersible electric centrifugal pump, a housing with a gas and suction pipes, a filter installed under a submersible electric centrifugal pump, a filter installed on the lower end of the housing, and a separation element located inside the housing under the gas pipe and made in the form of a screw, the hollow axis Each has radial perforations for the passage of the gas-liquid mixture, and the jet apparatus is located at the inlet of the gas outlet pipe, the cavity of the screw axis communicating with the suction cavity of the jet apparatus, characterized in that the screw surface of the screw is made of spring steel with a variable pitch decreasing in the axial direction of flow liquid, and the upper end of the screw surface of the screw is rigidly fixed to the lower end of the jet apparatus, and the lower end is placed freely relative to the housing with the possibility axial movement, the apparatus is equipped shlamosbornoy below the filter chamber.