УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЕПАРАЦИИ ГАЗА И ПЕСКА ПРИ ОТКАЧКЕ ЖИДКОСТИ ИЗ СКВАЖИНЫ ПОГРУЖНЫМ ЭЛЕКТРОЦЕНТРОБЕЖНЫМ НАСОСОМ

Предложение относится к газонефтедобыче, в частности к устройствам для сепарации газа и песка от жидкости в скважине.
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 в 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.
Недостатками данного устройства являются:
- во-первых, недостаточная эффективность процессов дегазации отбираемой из скважины жидкости;
- во-вторых, низкое качество фильтрации содержащейся в отбираемой из скважины жидкости наиболее мелкой фракции твердых механических примесей.
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 под корпусом и сепарационный элемент, размещенный внутри корпуса под газоотводной трубкой, при этом сепарационный элемент, 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.
Недостатками известного устройства являются:
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;
во-вторых, низкая эффективность сепарационного элемента, выполненного в виде шнека при сепарировании мелких твердых примесей, поскольку они увлекаются жидкостью.
Технической задачей полезной модели является повышение эффективности работы устройства при наличии в откачиваемой из скважины жидкости значительного количества твердых механических примесей.
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, размещенный на нижнем конце корпуса, ось с радиальными перфорационными отверстиями для прохода газожидкостной смеси, причем внутреннее пространство оси сообщено с всасывающей полостью струйного аппарата, установленного на входе газоотводной трубки, сепарационный элемент, размещенный внутри корпуса под газоотводной трубкой.
Новым является то, что сепарационный элемент выполнен в виде взаимообращенных навстречу друг к другу конических полок, направленных вниз и жестко закрепленных друг под другом на внутренней поверхности корпуса и наружной поверхности оси, при этом устройство ниже фильтра оснащено пескосборной камерой.
На фигуре схематично изображено предлагаемое устройство.
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 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, ось 10 с радиальными перфорационными отверстиями 11 для прохода газожидкостной смеси, причем внутреннее пространство оси 10 сообщено с всасывающей полостью струйного аппарата 1, установленного на входе газоотводной трубки 7.
Сепарационный элемент 12 размещен внутри корпуса 6 под газоотводной трубкой 7 и выполнен в виде взаимообращенных навстречу друг к другу конических полок 13 и 14, направленных вниз и жестко закрепленных друг под другом на внутренней поверхности корпуса 6 и наружной поверхности оси 10, соответственно. Устройство ниже фильтра 9 оснащено пескосборной камерой 15, например, выполненной из соединенных между собой 2-3 насосно-компрессорных труб.
Устройство работает следующим образом.
После монтажа установки в скважине 16 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 сепарационный элемент 12, размещенный внутри корпуса 6, и выполненный в виде взаимообращенных навстречу друг к другу конических полок 13 и 14, направленных вниз и жестко закрепленных друг под другом на внутренней поверхности корпуса 6 и наружной поверхности оси 10, соответственно.
Поток газожидкостной смеси с мелкими твердыми примесями (песком) по кольцевому пространству между корпусом 6 и осью 10 перемещается вверх, изменяя направление движения согласно траектории взаимообращенных навстречу друг к другу конических полок 13 и 14 направленных вниз, при этом частицы песка 17, находящиеся в газожидкостной смеси сталкиваясь с коническим полками 13 и 14 оседают на них и благодаря тому, что они направлены вниз, стекают по ним вниз и попадают в пескосборную камеру 15.
Жидкость сквозь конические полки 13 и 14 сепарационного элемента 12 через всасывающую трубку 8 поступает на прием ПЭЦН 5, а пузырьки газа через радиальные перфорационные отверстия 11 оси 10 попадают во внутреннюю полость оси 10 и далее - во всасывающую полость струйного аппарата 1. Одновременно 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).
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 10. Происходит интенсивное отделение газа от жидкости. Далее отбираемый газ вышеуказанной струей жидкости выбрасывается в кольцевое пространство 18 скважины 16. Жидкость стекает на прием устройства, а газ по кольцевому пространству 18 скважины 16 поднимается вверх.
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 пескосборной камере, избежав тем сам попадание его на прием погружного электроцентробежного насоса, что позволяет продлить срок службы насоса в целом.