ГАЗОПЕСОЧНЫЙ ЯКОРЬ

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности и предназначена для защиты скважинного насоса от попадания в него механических примесей и свободного газа.
Известны газопесочные якоря, основанные на принципе гравитационного разделения фаз, содержащие с заглушенными концами наружные трубы с входными отверстиями и концентрично расположенные всасывающие трубы, установленные под насосным оборудованием (Справочная книга по добыче нефти и газа. Под ред. д-ра техн. наук Ш.К.Гиматудинова, М., «Недра», 1974, с.330).
Недостатком этих якорей является то, что в качестве соединения наружной трубы, всасывающей трубы и насосного оборудования используется переводник. Данный переводник является повышенным концентратором напряжений, что снижает надежность конструкции газопесочного якоря.
Также недостатком этих якорей является наличие «мертвой» зоны над фильтрационными отверстиями в кольцевом зазоре между наружной и всасывающей трубами, в которой происходит накопление свободного газа. Накапливаясь, этот газ может попасть в насос, что снизит коэффициент наполнения насоса жидкостью и его подачу.
Известен скважинный газопесочный якорь, содержащий с заглушенным концом наружную трубу с фильтрационными отверстиями и концентрично расположенную всасывающую трубу, установленную под насосным оборудованием, на верхнем торце всасывающей трубы с помощью сварного соединения закреплено кольцо, установленное между наружной трубой и насосным оборудованием в муфтовом соединении, причем в верхней части кольцевого пространства между наружной и всасывающей трубамиустановлены резиновые прокладки, а верхней части наружной трубы имеются отверстия для выхода свободного газа.
Недостатком данного газопесочного якоря является невозможность одновременно оптимально обеспечить высокую эффективность сепарации газа и механических примесей. Для лучшей сепарации газа площадь поперечного сечения якоря (межтрубного пространства между наружной и всасывающей трубами) должно быть больше (Теория и практика глубиннонасосной добычи нефти. А.С.Вирновский, М., «Недра», 1971, с.159), а для лучшей сепарации механических примесей это пространство должно быть меньше, для увеличения скорости потока в нем и большего перепада скоростей потока жидкости в нижней части всасывающей трубы.
Также недостатком указанного газопесочного якоря является недостаточная надежность сварного соединения из-за создания дополнительных напряжений в случае несоосности наружной и всасывающей труб.
Указанный газопесочный якорь по технической сущности наиболее близок к предлагаемому газопесочному якорю, и его можно взять в качестве прототипа.
Задачей полезной модели является одновременное достижение высокой эффективности сепарации газа и механических примесей при увеличении надежности конструкции газопесочного якоря.
Поставленная техническая задача решается описываемым скважинным газопесочным якорем, содержащим с заглушенным концом наружную трубу с фильтрационными отверстиями и концентрично расположенную всасывающую трубу, установленную под насосным оборудованием, причем на верхнем торце всасывающей трубы с помощью сварного соединения закреплено кольцо, расположенное между наружной трубой и насосным оборудованием в муфтовом соединении, а верхняя часть наружной трубы имеет отверстия для выхода свободного газа.
Отличительным признаком заявляемой полезной модели является то, что в нижней части всасывающей трубы имеются центраторы, представляющие собой металлические прямоугольные призмы, соединяющиеся с всасывающей трубой с помощью сварного соединения, которые также являются ускорителями потока жидкости. Таким образом, одновременно достигается высокая эффективность сепарации газа и механических примесей при увеличении надежности конструкции газопесочного якоря. На фиг.1 изображен продольный разрез предлагаемого устройства.
Газопесочный якорь содержит наружную трубу 1, имеющую фильтрационные отверстия 2. Нижний конец наружной трубы 1 герметично закрыт заглушкой 3 и является шламосборником. Длину шламосборника можно регулировать добавлением дополнительных насосно-компрессорных труб. Наружная труба 1 соединяется с насосным оборудованием 4 муфтой 5, при этом между ними зажимается кольцо 6, закрепленное к верхнему торцу всасывающей трубы 7 с помощью сварного соединения. В верхней части наружной трубы 1 имеются отверстия для выхода газа 8. В нижней части внутренней трубы установлены центраторы 9, представляющие собой металлические прямоугольные призмы, которые соединяются с всасывающей трубой 7 с помощью сварного соединения.
Скважинный газопесочный якорь работает следующим образом.
При работе насосного оборудования 4 поток жидкости проходит через фильтрационные отверстия 2 в зону А между наружной трубой 1 и всасывающей трубой 7. В устройстве реализован принцип многоступенчатой сепарации с использованием гидродинамических эффектов разворота струй жидкости, изменение скорости потока со сменой направления течения. При повороте потока жидкости в зоне А за счет разности плотности газа и жидкости происходит разделение потока. Более легкий газ под действием архимедовой силы поднимается по кольцевому зазору между наружной и всасывающей трубами, так как скорость нисходящего потока жидкости в кольцевом пространстве меньше скорости всплытия газа, и далее через выходные отверстия 8 в затрубное пространство скважины, а поток жидкости, двигаясь по кольцевому зазору между наружной и всасывающей трубами - к нижней части всасывающей трубы 7, имеющей цетраторы 9, в зону Б, в которой за счет уменьшения площади проходного сечения происходит увеличение скорости потока. Наличие центраторов 9 позволяет поддерживать соосность наружной и всасывающей труб, благодаря чему не возникает дополнительных напряжений в сварном соединении кольца 6 и всасывающей трубы 7, что повышает его надежность. На нижнем конце всасывающей трубы 7 в зоне В жидкость снова меняет направление, и за счет силы инерции, а также из-за разности плотностей жидкости и механических примесей, происходит оседание механических примесей в шламосборнике. За счет ускорения потока жидкости в зоне Б, перепад скоростей в зоне В увеличивается, а, значит, повышается эффективность сепарации механических примесей. Далее жидкость по всасывающей трубе 7 поступает в насосное оборудование 4.
Таким образом, предлагаемый скважинный газопесочный якорь имеет высокую эффективность сепарации газа и механических примесей при увеличении надежности конструкции газопесочного якоря.