SU987080A1 - Скважинный газосепаратор - Google Patents

Description

(54) СКВАЖИННЫЙ ГАЗОСЕПАРАТОР Изобретение относитс  к добыче нефти скважинными насосами и предназначено дл  откачки газожидкостной смеси. Известен газовый  корь, содержащий корпус , шнек и газоотводную трубку. В этом  коре дл  завихрени  потока примен етс  шнек, у которого диаметр сечени  в верхней части, вход ш,ей в газоотводную трубку, меньше диаметра шнека, располагаюш,егос  в корпусе 1. Однако конструктивное выполнение корпуса , имеющего одинаковый диаметр по всей длине и ступенчатый диаметр шнека, снижает сепарационную способность  кор  изза проскальзывани  большого количества пузырьков г&за в кольцевое пространство между корпусом и газоотводной трубкой, Наиболее близким к изобретению  вл етс  скважинный газосепаратор, содержащий всасывающий коллектор с верхней и нижней ступен ми, в-верхней из которых установлена газоотводна  трубка, а в нижней - завихритель потока, газозащитную камеру и сепарационную камеру с газовыпускным клапаном 2. Недостатком указанного газосепаратора  вл етс  то, что газоотводна  трубка расположена внутри корпуса и  вл етс  одновременно камерой дл  сепарации газа. При таком конструктивном решении во врем  хода плунжера вверх, когда газовыпускной клапан закрыт, часть пузырьков газа в.месте с жидкостью проскальзывает в кольцевое пространство между корпусом и газоотводной трубкой. Кроме того, элемент  кор  - зазихритепь-шнек, не создает необходимой центробежной силы дл  сепарации газа , вследствие чего значительна  часть пузырьков газа проскальзывает в зазор между верхней ступенью корпуса и газоотводной трубкой. Причем  корь характеризуетс  незащищенностью входных отверстий от попадани  в нижнюю ступень корпуса вместе с жидкостью крупных включений газа, привод щих к периодическим срывам подачи насоса. Цель изобретени  - повышение сепар ционной способности скважинного газосепаратора путем исключени  проскальзывани  газа к приему насоса. Указанна  цель достигаетс  тем, что в скважинном газосепараторе, содержащем всасывающий коллектор с верхней и нижней ступен ми, в верхней из которых установлена газоотводна  трубка, а в нижней - завихритель нотока, газозащитную камеру и сепарационную с газовыпускным клапаном, верхн   ступень коллектора размещена в сепарационной камере и сообщена с нижней частью ее. Кроме того, высота газоотводной трубки и высота сепарационной камеры определ ютс  по формулам h 3D Н 7D, где D - диаметр сепарационной камеры, м. Причем нижн   часть сепарационной камеры сообщена с верхней ступенью коллектора при помощи отверстий. При этом диаметр каждого из двух отверстий , сообщающих всасывающий коллектор с сепарационной камерой, определ етс  по формуле d 0,005 Н, где Н - высота сепарационной камеры, м. Кроме того, завихритель потока выполнен в виде турбинки. Нижн   ступень всасывающего коллектора размещена в газоотводной камере. На фиг. I изображена схема скважинного газосепаратора при ходе плунжера глубинного насоса вверх; на фиг. 2 - то же, вниз; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 1. /На схеме сплощными стрелками показан ток жидкости, пунктирными - газа. Скважинный газосепаратор состоит из верхней ступени всасывающего коллектора 1 с отверсти ми 2, газоотводной трубки 3, сепарационной камеры 4, нижней ступени всасывающего коллектора 5, завихрител  потока турбинки 6, газозащитной камеры 7 с отверсти ми 8, газовыпускного клапана 9. Сепарационна  и газозащитна  камеры образуют единый корпус  кор , в котором размещаетс  всасывающий коллектор таким образом, чтобы верхн   его ступень располагалась в сепарационной камере 4, а нижн   ступень 5 в газозащитной камере 7. Скважинный газосепаратор работает следующим образом. При ходе плунжера вверх (см. фиг. 1) в нижнюю ступень всасывающего коллектора 5 через отверсти  8 газозащитной камеры 7 засасываетс  газожидкостна  смесь, содержаща  мелкие пызурьки газа. Крупные пузыри газа отдел ютс  при повороте струи на 180° у входе в газозащитную камеру 7 и уход т в затрубное пространство. Жидкость с неотсепарированными пузырьками газа поступает в нижнюю ступень всасывающего коллектора 5, проходит через завихритель потока турбинку 6, пройд  которую пузырьки закручиваютс  в «газовый щнур по оси  кор  и попадают в газоотводную трубку 3. В «газовом шнуре значительна  часть мелких пузырьков объедин ютс  в крупные, которые при выходе в сепарационную камеру 4 всплывают в ее верхнюю часть. Жидкость, отбрасываема  завихрителем потока к стенкам всасывающего коллектора , попадает в кольцевое пространство между верхней ступенью всасывающего коллектора 1 и газоотводной трубкой 3 и далее поступает в прием насоса. К этому потоку добавл етс  10-15% жидкости, одновременно всасываемой через отверсти  2 из сепарационной камеры 4. При всасывающем входе насоса давление в сепарационной камере 4 под клапаном 9 всегда меньше, чем давление над клапаном, поэтому последний закрыт. С началом хода вниз (см. фиг. 2) давление в сепарационной камере 4 под клапаном начинает расти в св зи с продолжающимс  накоплением в ее верхней части пузырьков газа. Как только это давление превысит давление под клапаном 9, последний открываетс  и происходит выброс газовой подущки в затрубное пространство. При выбросе газовой подушки уровень жидкости в сепарационной камере 4 поднимаетс  и вызывает приток газожидкостной смеси в сепаратор, за счет чего поддерживаетс  посто нный «газовый шнур над завихрителем потока. Пропускна  способность отверстий 2 рассчитываетс  на расход жидкости, при котором количество увлекаемых с потоком жидкости мелких пузырьков, выход щих из газоотводной трубки 3 и не объединившихс  в «газовом щнуре, было бы минимальным. Визуальные наблюдени  при лабораторных исследовани х показали, что когда закрыты отверсти  2, наблюдаетс  проскальзывание газа в кольцевой зазор между верхней ступенью всасывающего коллектора и газоотводной трубкой 3 из-за отсутстви  движени  жидкости в газоотводной трубке. При открытых отверсти х 2 создаетс  ток жидкости в газоотводной трубке 3 и сепарационной камере 4, что исключает проскальзывание газа в указанный зазор. При увеличении диаметра и количества отверстий 2 интенсивность потока увеличиваетс  и вместе с жидкостью из сепарационной камеры 4 начинает засасыватьс  в прием через отверсти  2 большее количество мелких пузырьков газа, не объединившихс  в «газовом шнуре. Кроме того, установлено также, что наилучшее газоотделение в сепарационной камере 4 происходит при расходе жидкости через отверсти  2, не превышающем 10- 15% от общего расхода жидкости, всасываемой насосом. Рассто ние от выхода газоотводной трубки до отверсти  2 рассчитываетс  по формуле с учетом доли расхода жидкости через отверсти  2 (0,1-0,15)Q и составл ет не более 3D.

Согласно лабораторным исследовани м дл  лучшей устойчивости «газового шнура высоту газоотводной трубки следует прин ть h 3D. Тогда, учитыва  рассто ние выхода газоотводной трубки до верха сепарационной камеры прин тое равным 4D, следует прин ть высоту сепарационной камеры Н 7D.

Лабораторные исследовани  показали, что если прин ть соотношение d 0,005Н дл  указанных расходов жидкости газоотделение сепаратора измен етс  незначительно . Поэтому при конструировании  кор  прин то соотношение d 0,005Н.

Дл  получени  устойчивого не размываемого «газового шнура в качестве завихрител  потока примен етс  лопастна  конструкци  турбинки, проста  в изготовлении. При этом установлено, что «газовый шнур, образованный шнеком, недостаточно устойчив даже при расходах жидкости 25-30 /сут и легко размываетс . Напротив, неподвижно укрепленна  турбинка образует плотный устойчивый «газовый шнур при расходах , начина  с 5 и более.

Технико-экономический эффект от применени  предлагаемого изобретени  заключаетс  в увеличении добычи нефти за счет повышени  коэффициента подачи насоса вследствие увеличени  сепарационной способности  кор  и расширени  его применени .

Claims (6)

1. Скважинный газосепаратор, содержаший всасываюший коллектор с верхней и нижней ступен ми, в верхней из которых установлена газоотводна  трубка, а в нижней - завихритель потока, газозашитную камеру и сепарационную с газовыпускным клапаном, отличающийс  тем, что, с целью повышени  сепарационной способности его за счет исключени  проскальзывани  газа к приему насоса, верхн   ступень коллектора размешена в сепарационной камере и сообшена с нижней частью ее.

2.Газосепаратор по п. 1, отличающийс  тем, что высота газоотводной трубки и высота сепарационной камеры определ ютс  по

0 формулам

h 3D

Н 7D,

где D - диаметр сепарационной камеры, м.

3.Газосепаратор по пп. 1 и 2, отличающийс  тем, что нижн   часть сепарационной

5 камеры сообщена с верхней ступенью коллектора при помоши отверстий.

4.Газосепаратор по пп. 1-3, отличающийс  тем, что диаметр каждого из двух отверстий, сообшаюших всасываюший кол0 лектор с сепарационной камерой, определ етс  по формуле

d 0,005Н, где Н - высота сепарационной камеры, м.

5.Газосепаратор по пп. 1 -4, отличающийс  тем, что завихритель потока выполнен

5 в виде турбинки.

6.Газосепаратор по пп. 1-5, отличающийс  тем, что нижн   ступень всасываюшего коллектора размещена в газоотводной камере.

Источники информации,

0 прин тые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 226530, кл. Е 21 В 43/00, 1968.

2.Авторское свидетельство СССР

№ 885544, кл. Е 21 В 43/34, 1980 (прототип ).

/

Т