UA54523C2

UA54523C2 - Foam generator

Info

Publication number: UA54523C2
Application number: UA99127103A
Authority: UA
Inventors: Володимир Іванович Артемов; Владимир Иванович Артемов; Борис Борисович Синюк; Тарас Іванович Мирошніченко; Тарас Иванович Мирошниченко
Original assignee: Дочірня Компанія "Укргазвидобування" Газопромислове Управління Полтавагазвидобування (Філія); Український Науково-Дослідний Інститут Природних Газів (Філія)
Priority date: 1999-12-27
Filing date: 1999-12-27
Publication date: 2003-03-17

Abstract

Foam generator of ejection type, with a set of grids with different in size cells and ejection unit. To get foam with high multiplicity and needed dispersion at pressure of the suction gas lower than pressure at the outlet from generator, cylindrical vortex chamber is formed by cylindrical pipe and two housings, those are connected to the ends. In one of the housings at angle to the axis of vortex chamber tangent channel is provided, to which ejection unit is attached. Channel is inclined to the side of the second housing. To inside of the vortex chamber cone of second housing goes in, this forms between conical surface and surface of cylindrical pipe a slot. The slot is connected to the circular chamber of the second housing having discharge controlled channel.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Винахід відноситься до пристроїв по одержанню піни в нафтогазовидобувній промисловості при освоєнні, 2 задавці та бурінні свердловин і може бути використаний для очищення трубопроводів та гасіння пожеж.The invention relates to devices for obtaining foam in the oil and gas production industry during the development, testing and drilling of wells and can be used for cleaning pipelines and extinguishing fires.

Відомий піногенератор (ежектор) (Тагиров К.М. и др. "Техника и технология проведения ремонтньїх работ в газовьїх скважинах с использованием газообразньїх агентов". ОЙ серия "Разработка и зксплуатация газовьх и газоконденсатньїх месторождений". М.ВНИЙЗ Газпром, 1995, вип.3, с. 18, рис.3.), що складається з корпусу, сопла та камери змішування. 70 Недоліком такого піногенератора є відсутність можливості одержати піну потрібної кратності та дисперсності, так як в ньому застосовується спосіб піноутворення шляхом механічного подрібнення маси розчину та одночасним перемішуванням його з газом. При цьому бульбашки піни утворюються в результаті надзвичайно невпорядкованого процесу захвату газу розчином. Тому піна утворюється з неоднорідних по розмірах бульбашок і має низьку кратність, окрім того, багато піноутворюючого розчину залишається 72 невспіненим, особливо це яскраво проявляється, коли тиск всмоктуваного газу значно нижчий, ніж тиск піни на виході з піногенератора.The well-known foam generator (ejector) (Tagirov K.M. et al. "Technique and technology of carrying out repair work in gas wells using gaseous agents". ОЙ series "Development and exploitation of gas and gas condensate fields". M. VNIYZ Gazprom, 1995, vol. .3, p. 18, fig. 3.), consisting of a body, a nozzle and a mixing chamber. 70 The disadvantage of such a foam generator is the lack of an opportunity to obtain foam of the required multiplicity and dispersion, since it uses the method of foaming by mechanically grinding the mass of the solution and simultaneously mixing it with gas. At the same time, foam bubbles are formed as a result of an extremely disordered process of gas capture by the solution. Therefore, the foam is formed from non-uniform in size bubbles and has a low multiplicity, in addition, much of the foaming solution remains unfoamed, this is especially evident when the pressure of the suction gas is much lower than the pressure of the foam at the exit of the foam generator.

Відомий піногенератор ежекційного типу з набором сіток з різними вічками (Котов А.А. "Применение вьісокократной пень! при тушений пожаров"A well-known foam generator of the ejection type with a set of meshes with different meshes (Kotov A.A.

М,, Строиздат, 1972, 38 с., рис. 17 (прототип) вибраний за прототип, що широко застосовується в пожежній охороні. В ньому додатково застосований ще й спосіб пінсутворення на сітках, В цьому способі бульбашки піни утворюються на вічках сітки і їх розміри залежать від розмірів вічок. Тому піна утворюється більш однорідною по структурі. При достатній подачі газу в цьому піногенераторі можна одержати піну надзвичайно високої кратності однорідною по структурі з потрібною дисперсністю.M., Stroizdat, 1972, 38 p., fig. 17 (prototype) is chosen as a prototype that is widely used in fire protection. It additionally uses the method of foam formation on meshes. In this method, foam bubbles are formed on the meshes of the mesh and their sizes depend on the size of the meshes. Therefore, the foam is formed with a more homogeneous structure. With a sufficient supply of gas in this foam generator, it is possible to obtain foam of extremely high multiplicity, homogeneous in structure and with the required dispersion.

Недоліком відомого піногенератора є те, що коли тиск всмоктуваного газу значно нижчий за тиск піни на с 29 виході з піногенератора, то одержати піну високої кратності не вдається, так як кількість газу, що йде на Ге) утворення піни, обмежена і залежить від коефіцієнта ежекції ежекційного пристрою.The disadvantage of the known foam generator is that when the pressure of the suction gas is significantly lower than the pressure of the foam at the exit from the foam generator, it is not possible to obtain high-multiplicity foam, since the amount of gas that goes to the foam formation is limited and depends on the ejection coefficient ejection device.

Задачею винаходу є розширення функціональних можливостей піногенератора, зокрема для одержання піни високої кратності з потрібною дисперсністю коли тиск всмоктуваного газу значно нижчий, ніж тиск піни на виході з піногенератора. оThe task of the invention is to expand the functionality of the foam generator, in particular to obtain foam of high multiplicity with the required dispersion when the pressure of the suction gas is significantly lower than the pressure of the foam at the exit from the foam generator. at

Для вирішення поставленої задачі у піногенератора ежекційного типу, з набором сіток з різними за с розмірами вічками і ежекційним пристроєм він має циліндричну вихрову камеру, яка утворена циліндричною трубою та двома корпусами, які приєднані до її торців, один з корпусів з'єднаний з патрубком, в осьовому о каналі якого розміщений набір сіток, в цьому ж корпусі зроблений тангенціальний канал під кутом А до осі «І вихрової камери, до якого приєднаний ежекційний пристрій, причому канал нахилено в сторону другого корпусу, 3о конус якого виступає всередину вихрової камери і утворює між конічною поверхнею і поверхнею циліндричної о труби щілину, сполучену з кільцевою камерою другого корпусу, яка має відвідний регульований канал.To solve the given problem, the foam generator of the ejection type, with a set of meshes with meshes of different sizes and an ejection device, has a cylindrical vortex chamber, which is formed by a cylindrical pipe and two housings that are attached to its ends, one of the housings is connected to a nozzle, in the axial channel of which a set of meshes is placed, in the same housing a tangential channel is made at an angle A to the axis "I" of the vortex chamber, to which an ejection device is attached, and the channel is inclined towards the second housing, the 3o cone of which protrudes into the vortex chamber and forms between the conical surface and the surface of the cylindrical tube of the slot, connected to the ring chamber of the second body, which has an adjustable outlet channel.

Крім того кут нахилу А до осі циліндра, зроблений таким, що хід витка подаючого струменя в вихровій камері рівний діаметру підвідного каналу ежекційного пристрою. «In addition, the angle of inclination A to the axis of the cylinder is made in such a way that the course of the coil of the supply jet in the vortex chamber is equal to the diameter of the inlet channel of the ejection device. "

Для конкретного прикладу реалізації винаходу показана конструкція піногенератора, призначеного для З освоєння свердловин пінами, в якому як ежекційний пристрій застосовано ежектор. с На фіг.1 показано загальний вигляд піногенератора. На фіг.2 розріз А-А фіг.1 тангенціального під'єднанняFor a specific example of the implementation of the invention, the design of a foam generator intended for the development of wells with foams, in which an ejector is used as an ejection device, is shown. c Fig. 1 shows the general view of the foam generator. Fig. 2 shows a section A-A of Fig. 1 of the tangential connection

Із» ежектора до вихрової камери.From" the ejector to the vortex chamber.

На фіг.З показана вихрова камера в розрізі.Fig. 3 shows a vortex chamber in section.

На фіг.4 показано ежектор в розрізі.Fig. 4 shows the ejector in section.

На фіг.1 показано, що піногенератор складається з двох основних вузлів: вихрової камери 1 та ежектора?г2, і-й з'єднаних між собою і змонтованих на опорній плиті 3. «» На фіг.2 показаний розріз А-А фіг.1 тангенціального під'єднання ежектора 1 до циліндричної частини вихрової камери з допомогою перехідного штуцера 4 і накидної гайки 5. і-й На фіг.3 показана в розрізі циліндрична вихрова камера 1, яка утворена циліндричною трубою 6 та двома ка 20 корпусами 7 і 8, які приєднані до її торців. В корпус 7 вгвинчений патрубок 9, в осьовому каналі якого розміщений набір піноутворюючих сіток 10. Другий кінець патрубка 9 через муфту 11 з'єднаний з патрубком 12, с» який служить для під'єднання трубопроводу подачі піни в свердловину.Fig. 1 shows that the foam generator consists of two main units: a vortex chamber 1 and an ejector?g2, which are interconnected and mounted on a base plate 3. "" Fig. 2 shows a section AA of fig. 1 of the tangential connection of the ejector 1 to the cylindrical part of the vortex chamber with the help of the adapter 4 and the union nut 5. Fig. 3 shows a section of the cylindrical vortex chamber 1, which is formed by a cylindrical pipe 6 and two ka 20 bodies 7 and 8 , which are attached to its ends. A nozzle 9 is screwed into the body 7, in the axial channel of which a set of foam-forming nets 10 is placed. The second end of the nozzle 9 is connected through a coupling 11 to a nozzle 12, c" which serves to connect the foam supply pipeline to the well.

В корпусі 7 виконаний тангенціальне до циліндричної поверхні камери і з кутом нахилу А до вісі циліндра, канал І, по якому суміш газу і розчин ПАР (поверхнево-активної речовини) подається в вихрову камеру 1. При 29 цьому кут нахилу А осі каналу І| до осі циліндра 6 зроблений таким чином, що хід витка подаючого струменя вIn housing 7, tangential to the cylindrical surface of the chamber and with an angle of inclination A to the axis of the cylinder, channel I is made, through which a mixture of gas and a solution of surfactant (surfactant) is fed into the vortex chamber 1. At the same time, the angle of inclination A of the axis of channel I| to the axis of the cylinder 6 is made in such a way that the course of the coil of the supply jet in

ГФ) вихровій камері рівний діаметру підвідного каналу І. В корпус 8 (другий торець вихрової камери) вгвинчений конус 13, який утворює між конічною поверхнею і циліндричною поверхнею труби вузьку кільцеву щілину ЇЇ, о з'єднану з кільцевою камерою І в корпусі 8. Камера має відвідний, регульований голчатим регулятором 14, канал ІМ з'єднаний з патрубком 15, який служить для під'єднання трубопроводу відводу розчину ПАР. 60 На фіг.4 показаний в розрізі рідинно-газовий ежектор 2 (див.фіг.1), який відрізняється від загально відомих лиш тим, що має укорочений дифузор 16, так як в ньому непотрібно якісно змішувати розчин з газом.HF) of the vortex chamber is equal to the diameter of the inlet channel I. A cone 13 is screwed into the housing 8 (the second end of the vortex chamber), which forms between the conical surface and the cylindrical surface of the pipe a narrow annular gap ІІ, which is connected to the annular chamber I in the housing 8. The chamber has a diverter, regulated by a needle regulator 14, the IM channel is connected to a nozzle 15, which serves to connect the surfactant solution drainage pipeline. 60 Fig. 4 shows a cross-section of the liquid-gas ejector 2 (see Fig. 1), which differs from the commonly known ones only in that it has a shortened diffuser 16, since it is unnecessary to mix the solution with gas in it.

Піногенератор, принципово, працює таким чином. Розчин ПАР під тиском подається в ежектор 2, де підсмоктує газ з меншим тиском і одержана суміш рідини з газом подається по каналу | в вихрову камеру 1, так як канал виконано тангенціальним до циліндричної поверхні камери та ще і з кутом нахилу А до її осі, суміш одержує бо гвинтоподібний рух в напрямку до торця камери з конусом 13.The foam generator basically works like this. The surfactant solution under pressure is fed into the ejector 2, where gas with a lower pressure is sucked in and the resulting mixture of liquid and gas is fed through the channel | into the vortex chamber 1, since the channel is made tangential to the cylindrical surface of the chamber and also with an angle of inclination A to its axis, the mixture receives a helical movement in the direction of the end of the chamber with a cone 13.

Під дією центробіжних сил суміш розділяється на рідину біля стінок циліндричної труби 6 і високократну піну в її центрі. Рідина через кільцеву щіль ІЇ потрапляє в кільцеву камеру ПП і через відвідний канал ІМ може бути видалена з піногенератора.Under the action of centrifugal forces, the mixture is separated into a liquid near the walls of the cylindrical pipe 6 and a high-density foam in its center. The liquid enters the ring chamber PP through the annular gap II and can be removed from the foam generator through the outlet channel IM.

Кількість видаленого розчину регулюється регулятором 14. Високократна піна, що збирається в осьовій частині циліндра, подається на піноутворюючі сітки 10, розміщені в патрубку 9, проходячи через них піна одержує задану дисперсність. Заміряючи кількість закачаного розчину ПАР та кількість підсмоктаного газу розраховується кратність піни, що подається з піногенератора. Шляхом зміни кількості видаленого розчину ПАР з піногенератора змінюють і кратність піни в потрібних межах. 70 Технічний результат полягає в тому, що примінення вихрової камери дозволяє відокремити надлишок розчину ПАР і завдяки цьому одержувати піну потрібної кратності і при тисках підсмоктуваного газу значно менших, ніж тиск піни на виході з піногенератора.The amount of the removed solution is regulated by the regulator 14. The high-density foam collected in the axial part of the cylinder is fed to the foam-forming grids 10 placed in the nozzle 9, passing through them the foam acquires the specified dispersion. By measuring the amount of pumped-in surfactant solution and the amount of sucked gas, the multiplicity of the foam supplied from the foam generator is calculated. By changing the amount of the removed surfactant solution from the foam generator, the multiplicity of the foam is also changed within the required limits. 70 The technical result is that the use of a vortex chamber allows you to separate the excess surfactant solution and, thanks to this, to obtain foam of the required multiplicity and at pressures of the suction gas that are much lower than the pressure of the foam at the exit from the foam generator.

Крім того, так як піноутворюючі сітки розміщені не після ежекційного пристрою, а на виході з вихрової камери, то і процес піноутворення та подрібнення піни на них проходить значно ефективніше, так як через них 7/5 проходить газорідинна суміш потрібного співвідношення, причому завихрена.In addition, since the foaming grids are placed not after the ejection device, but at the exit from the vortex chamber, the process of foaming and grinding of foam is much more efficient on them, since 7/5 of the gas-liquid mixture of the required ratio passes through them, and it is also swirled.

Даний піногенератор використовується для освоєння свердловин пінами з використанням газу пониженого тиску відносно піни.This foam generator is used for development of wells with foams using gas of reduced pressure relative to the foam.

Claims

The formula of the invention

1. Ejection-type foam generator, with a set of meshes with meshes of different sizes and an ejection device, which is distinguished by the fact that it has a cylindrical vortex chamber, which is formed by a cylindrical pipe and two housings, which are attached to its ends, one of the housings is connected to nozzle, in the axial channel of which a set of meshes is placed, in the same housing a tangential channel is made at an angle A to the axis of the vortex chamber, to which an ejection device is attached, and the channel is inclined towards the second housing, the cone of which protrudes (o) into the vortex chamber and forms a gap between the conical surface and the surface of the cylindrical pipe, connected to the annular chamber of the second body, which has an adjustable outlet channel.

2. The foam generator according to claim 1, which differs in that the angle of inclination A to the axis of the cylinder is made in such a way that the course of the supplied jet coil in the vortex chamber is equal to the diameter of the inlet channel of the ejection device. with IF) « Is)

- and? 1 sh» 1 ime) syu» ime) 60 b5