УСТЬЕВОЙ ПРОБООТБОРНИК ДЛЯ ОТБОРА МЕХАНИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ ИЗ ГАЗОВОГО ПОТОКА

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для отбора проб механических примесей из газового потока в фонтанной арматуре скважины.
Обнаружение и отбор механических примесей из скважин в отечественной и зарубежной практике осуществляется с помощью породоуловителей [Зотов Г.А., Тверковкин С.М. Гидродинамическик методы исследования газовых скважин. - М.: Недра, 1970. - С.162-166], которые устанавливаются во время отбора на устье скважины.
Основным недостатком этих устройств является то, что отобранный газ из породоуловителя выпускается в атмосферу, загрязняя ее и не используется в дальнейшем.
Задача, стоящая при создании устройства, состоит в разработке пробоотборного устройства с возможностью размещения его в фонтанной арматуре, мобильности и оперативности отбора проб механических примесей из газового потока в скважине без выпуска газа в атмосферу, без безвозвратной потери ценнейшего углеводородного сырья.
Достигаемый технический результат состоит в снижении трудоемкости и сокращении продолжительности отбора проб механических примесей из газового потока в скважине, в устранении выпуска газа в атмосферу и в возможности размещения его в фонтанной арматуре.
Поставленная задача и технический результат достигаются тем, что устьевой пробоотборник для отбора механических примесей из газового потока в фонтанной арматуре скважины содержит составной корпус, внутри нижнего корпуса размещена стойка, в нижней части которой размещен завихритель, между верхним перфорированным и промежуточным корпусами размещена перегородка, внутри которой размещена трубка с образованием кольцевого зазора между нею и верхней частью стойки, между стойкой и промежуточным корпусом образована накопительная камера, перекрытая кольцеобразной решеткой с размещенным на ней фильтрующим элементом, накопительная камера ниже фильтрующего элемента сообщена с внутренней полостью ствола фонтанной арматуры посредством эжекционных отверстий, к нижней части нижнего корпуса присоединен наконечник со свободно размещенной на нем центрирующей обоймой, образующей с нижним корпусом эжекционную камеру, к верхней части верхнего перфорированного корпуса, выполненного с выходными отверстиями присоединен удлинитель с глухим фланцем, при этом длина удлинителя выбирается из расчета размещения выходных отверстий напротив рабочих струн фонтанной арматуры, а размер глухого фланца выбирается из расчета размещения его внутри уплотнительного кольца буферного фланца фонтанной арматуры, причем диаметр выходных отверстий равен внутреннему диаметру рабочих струн фонтанной арматуры.
На фиг. показан устьевой пробоотборник для отбора механических примесей из газового потока в фонтанной арматуре скважины.
Устьевой пробоотборник для отбора механических примесей из газового потока в скважине содержит составной корпус, состоящий из верхнего перфорированного 1, промежуточного 2 и нижнего 3 корпусов. Внутри нижнего корпуса 3 размещена стойка 4, представляющая собой полый цилиндр с выемкой в нижней части, в выемке, которой размещен завихритель 5.
Между верхним перфорированным 1 и промежуточным 2 корпусами размещена перегородка 6, внутри которой размещена трубка 7, представляющая собой полый цилиндр с расширением в верхней части. Между трубкой 7 и верхней частью стойки 4 образован кольцевой зазор 8.
Между верхним перфорированным 1 и промежуточным 2 корпусами образована накопительная камера 9, перекрытая кольцеобразной решеткой 10. На кольцеобразной решетке 10 размещен фильтрующий элемент 11, предназначенный для удерживания механических примесей в накопительной камере 9. Фильтрующий элемент 11 не пропускает через себя механические примеси, но свободно пропускает газ. Кольцеобразная решетка 10 и фильтрующий элемент 11 закреплены между промежуточным 2 и нижним 3 корпусами в выемке, образованной между ними, что препятствует их вертикальному перемещению. Накопительная камера 9 ниже фильтрующего элемента 11 сообщена с внутренней полостью ствола фонтанной арматуры посредством эжекционных отверстий 12.
К нижней части нижнего корпуса 3 присоединен наконечник 13 со свободно размещенной на нем центрирующей обоймой 14, предназначенной для центрирования пробоотборника во внутренней полости фонтанной арматуры. Между нижней частью нижнего корпуса 3 и центрирующей обоймой 14 размещена эжекционная камера 15. Внутренняя полость наконечника 13 на входе образует входное отверстие 16.
К верхней части верхнего перфорированного корпуса 1 с выполненными в нем выходными отверстиями 17 присоединен удлинитель 18, на верхнем конце которого размещен глухой фланец 19. Длина удлинителя 18 выбирается из расчета размещения выходных отверстий 17 напротив рабочих струн фонтанной арматуры (на фиг. не показано), а размер глухого фланца 19 выбирается из расчета размещения его внутри уплотнительного кольца буферного фланца фонтанной арматуры. Диаметр выходного отверстия 17 в случае наличия в пробоотборнике только двух диаметрально расположенных отверстий равен внутреннему диаметру рабочей струны фонтанной арматуры. При этом выходные отверстия 17 размещаются напротив рабочих струн фонтанной арматуры. При невозможности соблюдения этого условия количество выходных отверстий 17 можно увеличить до необходимого количества с обеспечением равенства площадей этих отверстий площадям рабочих струн фонтанной арматуры.
Внутренняя полость верхнего корпуса 1 с внутренней полостью перегородки 6, расположенной в верхней части, представляют собой расширительную камеру 20.
Устройство работает следующим образом.
Первоначально на устье скважины собирается собственно пробоотборник. Затем к верхней части верхнего перфорированного корпуса 1 присоединяется удлинитель 18 с размещенным на верхнем его торце глухим фланцем 19.
На фонтанной арматуре закрывается стволовая надкоренная задвижка (на фиг. не показана) и в ствол фонтанной арматуры, в ее внутреннюю полость, спускается пробоотборник с ориентированием выходных отверстий 17 напротив рабочих струн фонтанной арматуры. Пробоотборник своим глухим фланцем 19 размещается на верхнем фланце фонтанной арматуры внутри уплотнительного кольца и закрепляется буферным фланцем фонтанной арматуры.
Спущенный в ствол фонтанной арматуры и закрепленный в нем с помощью буферного фланца пробоотборник частично перекрывает проходное сечение ствола фонтанной арматуры. Часть газового потока через входное отверстие 16 поступает на завихритель 5, где приобретает вращательное движение. Механические примеси, представляющие собой песчинки и другие твердые частицы, находящиеся в газовом потоке, отбрасываются к кольцевому зазору 8 и попадают в накопительную камеру 9. Фильтрующий элемент 11, размещенный на кольцеобразной решетке 10, закрепленной выемке между нижней частью промежуточного корпуса 2 и верхней частью нижнего корпуса 3, предотвращает вынос механических примесей в эжекционную камеру 15 и далее в полость ствола фонтанной арматуры через эжекционные отверстия 12. Эжекционная камера 15 за счет сужения своего внутреннего диаметра относительно наружной поверхности нижнего корпуса 3 позволяет увеличивать скорость газа, выходящего через накопительную камеру 9, обеспечивая дополнительный отрыв газа от механических примесей. Таким образом, исключаются потери газа при проведении исследований скважины, так как отпадает необходимость в выпуске газа в атмосферу.
Очищенный от механических примесей газ через расширительную камеру 20, где происходит окончательное отделение механических примесей, и через выходные отверстия 16 верхнего перфорированного корпуса 1 выходит из пробоотборника и соединяется с основным потоком, попадая во внутренние полости рабочих струн фонтанной арматуры. Таким образом, исключаются потери газа при проведении исследований скважины, так как отпадает необходимость в выпуске газа в атмосферу. В свою очередь, дополнительно отобранные из газового потока газа механические примеси оседают в кольцеобразной полости, образованной между верхними частями перегородки 6 и трубки 7.
После завершения исследований и отбора механических примесей пробоотборник при закрытой стволовой надкоренной задвижке извлекается из фонтанной арматуры и разбирается. Из накопительной камеры 9 и кольцеобразной полости, образованной между верхними частями перегородки 6 и трубки 7 отбираются механические примеси, замеряется их масса и проводится химический анализ состава механических примесей.
Заявляемое устройство обеспечивает мобильность и оперативность исследований скважины, снижение трудоемкости и продолжительности операции по отбору проб механических примесей из газового потока в скважине. Позволяет исключить выпуск газа в атмосферу, устранить потери невозместимого, дефицитного в настоящее время, углеводородного сырья.