SU819312A1

SU819312A1 - Gas-liquid separator

Info

Publication number: SU819312A1
Application number: SU782675242A
Authority: SU
Inventors: Михаил Аркадьевич Шумков; Иван Кириллович Поддубный; Вячеслав Николаевич Платонов
Original assignee: Предприятие П/Я Г-4938
Priority date: 1978-10-19
Filing date: 1978-10-19
Publication date: 1981-04-07

Description

1one

Изобретение относитс к области буровой техники, а именно к конструкци м забойных сепараторов, предназначенных дл разделени аэрированной жидкости на газообразную и жидкую фазы.The invention relates to the field of drilling equipment, namely to the design of downhole separators, designed to separate the aerated liquid into gaseous and liquid phases.

Известен газо-жидкостный сепаратор, включающий корпус с отверсти ми дл отвода жидкости, шнек с посто нным шагом, направл ющую втулку, два переходника, причем отверсти дл отвода жидкости расположены ниже верхней кромки втулки 1.A gas-liquid separator is known, comprising a housing with openings for drainage, a screw with a constant pitch, a guide sleeve, two adapters, with openings for drainage below the upper edge of the sleeve 1.

Недостатком указанного сепаратора вл етс большое сопротивление газо-жидкостной смеси в сепараторе и больша турбулентность потока при выходе из. сепаратора.The disadvantage of this separator is the high resistance of the gas-liquid mixture in the separator and the large turbulence of the flow upon exiting. separator.

Наиболее близким решением из известных вл етс газо-жидкостный сепаратор, включающий корпус с отверсти ми, шнек с переменным шагом, переходники и направл ющую втулку 2.The closest known solution is a gas-liquid separator comprising a housing with openings, a screw with variable pitch, adapters and a guide bushing 2.

Недостаток указанного сепаратора заключаетс в снижении качества очистки газового потока от жидкости и недостаточном пылеподавлении. Зти недостатки обусловлены конструктивными особенност ми сепаратора .The disadvantage of this separator consists in reducing the quality of cleaning the gas flow from the liquid and insufficient dust suppression. These disadvantages are due to the design features of the separator.

Отверсти в корпусе дл выноса жидкости за пределы сепаратора выполнены в зоне, где спираль шнека уже достаточно спр млена . По мере продвижени потока по спиральному каналу величина центробежных сил уменьшаетс и на пр молинейном участке спирали приближаетс к нулю. Поэтому ничто не-мещает отделению частиц жидкости от стенок корпуса и их вторичному перемещению с газовым потоком. Кроме того , уменьшение величины центробежных сил проводит к уменьшению скорости истечени жидкости через отверсти в затрубное пространство и, как следствие, ухудшению пылеподавлени .The holes in the housing for the removal of fluid outside the separator are made in an area where the auger spiral is already straight enough. As the flow progresses along the spiral channel, the magnitude of the centrifugal forces decreases and in the straight portion of the spiral approaches zero. Therefore, nothing prevents the separation of liquid particles from the walls of the body and their secondary movement with the gas flow. In addition, a decrease in the magnitude of the centrifugal forces leads to a decrease in the rate of fluid outflow through the holes in the annulus and, as a consequence, the deterioration of dust suppression.

Целью изобретени вл етс повышение степени очистки газового потока от жидкости и улучшение пылеподавлени .The aim of the invention is to increase the degree of purification of the gas stream from the liquid and improve dust suppression.

Указанна цель достигаетс тем, что вThis goal is achieved by the fact that

корпусе в зоне изменени шага спиралейhousing in the pitch change zone of the spirals

шнека выполнена кольцева проточка, а уthe screw is made ring groove, and

основани кольцевой проточки в корпусеthe base of the annular groove in the housing

выполнены дополнительные отверсти .additional holes are made.

Дл повышени скорости истечени жидкости в затрубное пространство отверсти у основани кольцевой проточки выполнены по касательной к спиральному каналу, образованному спирал ми шнека.To increase the flow rate of the fluid into the annulus, the holes at the base of the annular groove are made tangentially to the spiral channel formed by the auger spirals.

Дл равномерного распределени жидкости в затрубном пространстве отверсти у основани кольцевой проточки равномерно расположены по ее периметру в соответствии со спиральным каналом.To evenly distribute the fluid in the annulus, the holes at the base of the annular groove are evenly spaced around its perimeter in accordance with the spiral channel.

На фиг. 1 - общий вид сепаратора, на фиг. 2 - узел I на фиг. 1.FIG. 1 is a general view of a separator; in FIG. 2 — node I in FIG. one.

Газо-жидкостный сепаратор состоит из корпуса 1 с отверсти ми 2, шнека 3, переходников 4 и 5, направл ющей втулки 6; в корпусе 1 выполнена кольцева проточка 7, а в зоне кольцевой проточки 7 в корпусе 1 выполнены дополнительные отверсти 8.The gas-liquid separator consists of a housing 1 with holes 2, a screw 3, adapters 4 and 5, a guide bushing 6; An annular groove 7 is made in the housing 1, and in the area of the annular groove 7 additional holes 8 are made in the housing 1.

В корпусе 1 размещены щнек 3 и направл юща втулка 6; сверху и снизу корпуса установлены переходники 4 и 5 соответственно , при этом втулка 6 примыкает к переходнику 5, образу кольцевую канавку дл сбора отсепарированной жидкости. Шнек 3 в своей нижней части (на выходе потока) выполнен с переменным шагом, а в верхней части (на входе потока) с посто нным шагом , при этом наружна кромка части шнека 1, размещенной в полости переходника 4, ограничена поверхностью конуса. Шнек 3 в корпусе 1 размешен так, что кольцева проточка 7 и начальна зона увеличени шага спиралей шнека 3 расположены напротив друг друга.The housing 1 houses the screws 3 and the guide sleeve 6; Adapters 4 and 5, respectively, are installed at the top and bottom of the housing, and the sleeve 6 is adjacent to the adapter 5, forming an annular groove for collecting the separated liquid. The screw 3 in its lower part (at the outlet of the flow) is made with variable pitch, and in the upper part (at the entrance of the flow) with a constant pitch, while the outer edge of the part of the screw 1 located in the cavity of the adapter 4 is bounded by the surface of the cone. The screw 3 in the housing 1 is placed so that the annular groove 7 and the initial zone of increasing the pitch of the spirals of the screw 3 are located opposite each other.

Сепаратор работает следующим образом.The separator works as follows.

Поток аэрированной жидкости проникает через переходник 4, достигает спиралей шнека 3, постепенно закручива сь, раздел етс на газообразную и жидкую фазы. Жидка фаза, как более т жела , отбрасываетс центробежными силами к стенкам корпуса 1 и образует потоки, ограниченные спирал ми шнека 3. По достижении максимальной скорости в зоне, где спирали шнека 3 начинают спр мл тьс (увеличиваетс их шаг), жидкость плавно стекает в кольцевую проточку 7, собираетс в ее основании и, не снижа скорости, через отверсти 8 выноситс в затрубное пространство . В затрубном пространстве жидкость распыл етс и смачивает, твердые частицы , вынесенные из забо скважины, осуществл пылеподавление. Газовый поток и часть жидкости, не успевша выйти в затрубное пространство, движутс по каналам спр мл ющейс части шнека 3; жидкость поступает в кольцевое углубление, образованное направл ющей втулкой 6, переходником 5 и корпусом 1 и, по мере накоплени , выноситс в затрубное пространство через отверсти 2, осуществл при этом предварительное смачивание твердых частиц . Газовый поток, освобожденный от жидкостей , подаетс через переходник 5 к пневмоударному инструменту.The flow of aerated liquid penetrates through the adapter 4, reaches the spirals of the screw 3, gradually twisting, separating into the gaseous and liquid phases. The liquid phase, as more heavy, is thrown by centrifugal forces to the walls of the housing 1 and forms streams limited by the spirals of the screw 3. When the maximum speed is reached in the zone where the spirals of the screw 3 begin to spin (their pitch increases) an annular groove 7 is assembled at its base and, without decreasing speed, is carried out through the holes 8 into the annulus. In the annulus, the fluid sprays and wets, and the solids removed from the bottom of the well carry out dust suppression. The gas flow and part of the liquid, which did not reach the annulus, move along the channels of the converging part of the screw 3; the liquid enters the annular recess formed by the guide bushing 6, the adapter 5 and the housing 1 and, as it accumulates, is carried into the annulus through the holes 2, while pre-wetting the solid particles. The gas stream, freed from liquids, is fed through adapter 5 to the air-impact tool.

Технико-экономическа эффективность газо-жидкостного сепаратора заключаетс в следующем:,The feasibility of a gas-liquid separator is as follows:

1.Газо-жидкостные сепараторы не усложн ют технологию ведени буровых работ и не требуют дополнительных затрат времени на их установку.1. Gas-liquid separators do not complicate the technology of drilling operations and do not require additional time for their installation.

2.Вынос жидкости при ее максимальной скорости повышает качество разделени аэрированного потока на газообразную и жидкую .фазы, улучшает очистку забо скважины от бурового шлама и сокращает вр.ем на продувку скважины при наращивании буровых штанг в процессе бурени .2. The removal of fluid at its maximum speed improves the quality of separation of the aerated stream into gaseous and liquid phases, improves the cleaning of the well bottom from drill cuttings and reduces the time it takes to blow the well when drilling rods are increased during the drilling process.

3.Стойкость бурового инструмента (коронки ) при бурении с сепаратором на 22% выше, чем без сепаратора.3. The durability of a drilling tool (bit) when drilling with a separator is 22% higher than without a separator.

4.Среднесменна производительность станка, снабженного сепаратором, на 20/о выше, чем без сепаратора.4. The average productivity of a machine equipped with a separator is 20 / o higher than without a separator.

5.Износ внутренней поверхности корпуса пневмоударника при бурении с сепаратором уменьшаетс на 40%, а износ бойка по диаметру в момент выхода его из стро - в 2,5 раза.5. The wear of the internal surface of the pneumatic hammer housing when drilling with a separator is reduced by 40%, and the striker wear in diameter at the time of its failure is 2.5 times.

6.Истечение жидкости при высокой скорости способствует ее распылению и более ин тенсивному смачиванию наиболее мелких (пылевидных ) твердых частиц в затрубном пространстве; запыленность на рабочем месте бурильщика при работе с сепаратором не превышает санитарных норм.6. The flow of fluid at high speed contributes to its spraying and more intensive wetting of the smallest (dust-like) solid particles in the annulus; dust content in the workplace driller when working with a separator does not exceed sanitary standards.

Применение: газо-жидкостных сепараторов при бурении глубоких скважин погружными пневмоударниками позвол ет существенно улучшить технико-экономические показатели буровых работ, использу наиболее простой и эффективный метод борьбы с пылеобразованием - работу пневмоударников на воздушно-вод ной смеси.Application: gas-liquid separators when drilling deep wells with submersible pneumatic hammers allows to significantly improve the technical and economic indicators of drilling operations, using the simplest and most effective method of combating dust generation — operation of pneumatic impactors on an air-water mixture.

Claims

1. A gas-liquid separator, including a body with holes, a cheek with a variable clamp, adapters and a guide sleeve, characterized in that, in order to increase the degree of purification of the gas flow from the liquid and improve dust suppression, in the housing in the zone of pitch change of the spirals of the screw , an annular groove is made, and additional holes are made in the body at the base of the annular groove.

2. A gas-liquid separator according to claim 1, characterized in that, in order to increase the flow rate of the liquid into the tubular space, the holes at the base of the annular groove are made tangentially to the spiral channel formed by the screw spirals.

3. Gas-liquid separator for PP. 1 and 2, characterized in that, in order to evenly distribute the fluid in the annulus, the holes at the base of the annular groove are evenly spaced