СКВАЖИННЫЙ ГАЗОПЕСОЧНЫЙ СЕПАРАТОР

Полезная модель относится к нефтедобывающему оборудованию, может быть использована при добыче нефтесодержащей жидкости из скважин и предназначена для защиты скважинного насоса от вредного действия газа и частиц твердых механических примесей.
Известно скважинное устройство для очистки флюида (патент RU 114720, МПК Е21В 43/38, дата публикации 10.04.2012), содержащий цилиндрический корпус с входными отверстиями и установленным аксиально в его верхней части патрубком для отвода жидкости, на нижней части которого концентрично размещен сепарирующий узел в виде полого шнека с профилированной спиралью, вихревую камеру в виде полого усеченного конуса, концентрично установленную в нижней части корпуса под сепарирующим узлом, и присоединенный к нижней части корпуса отстойник для сбора механических примесей, в верхней части вихревой камеры выполнена коническая расточка, в которой размещена профилированная спираль полого шнека с выполненной ответной конической наружной поверхностью, и наружная поверхность профилированной спирали имеет спиральную поверхность контакта с поверхностью конической расточки, образуя спиральный канал, сообщающий входные отверстия с полостью усеченного конуса вихревой камеры, а площадь сечения спирального канала уменьшается в направлении к его нижней части.
Недостатками известного скважинного устройства являются
выполнение шнека и вихревой камеры конической формы, ограниченные диаметром скважинного устройства, уменьшают площадь сечения проходного канала шнека, что снижает дебит пропускной жидкости, уменьшает производительность известного устройства;
низкое качество очистки флюида от механических примесей за счет того, что выход спирального канала неочищенной жидкости после прохождения шнека расположен по высоте на том же уровне, что и заборное отверстие патрубка для выхода очищенной жидкости на подачу насоса, что не исключает попадания механических примесей, не успевших достичь отстойника для сбора механических примесей, в канал для выхода очищенной жидкости на прием насоса;
сложность устройства и его высокая стоимость изготовления за счет выполнения вихревой камеры в виде конуса, что значительно ухудшает технологичность изготовления изделия.
Известен скважинный газопесочный сепаратор (патент RU 124308, МПК Е21В 43/38, дата публикации 20.01.2013), взятый в качестве прототипа, содержащий цилиндрический корпус с входными отверстиями, в верхней части которого концентрично установлен цилиндрический патрубок, содержащий сепарирующий узел в виде полого шнека с профилированной спиралью, спиральный канал, сообщающий входные отверстия с полостью усеченного конуса, вихревую камеру в виде полого усеченного конуса, концентрично установленную в нижней части корпуса под патрубком с сепарирующим узлом, и присоединенный к нижней части корпуса отстойник для сбора механических примесей, при этом профилированная спираль полого шнека выполнена двухзаходной, а наружная поверхность профилированной двухзаходной спирали имеет спиральную поверхность контакта с внутренней цилиндрической поверхностью корпуса, образуя двухзаходный спиральный канал, сообщающий входные отверстия с внутренней полостью корпуса выше вихревой камеры, при этом профилированная двухзаходная спираль расположена на полом шнеке ниже входных отверстий в корпусе сепаратора на расстоянии, превышающем один наружный диаметр шнека, а на цилиндрическом корпусе выше входных отверстий установлен герметизирующий элемент, перекрывающий затрубное пространство.
Недостатками известного скважинного газопесочного сепаратора являются
низкое качество очистки флюида от механических примесей за счет того, что выход спирального канала неочищенной жидкости после прохождения шнека расположен по высоте на том же уровне, что и заборное отверстие патрубка для выхода очищенной жидкости на подачу насоса, что не исключает возможность попадания механических примесей, не успевших достичь отстойника для сбора механических примесей, в канал для выхода очищенной жидкости на прием насоса;
сложность изготовления и транспортировки устройства за счет того, что патрубок для забора жидкости и шнек со спиралью выполнены в виде цельной детали, что ухудшает технологичность изготовления и сборки изделия.
Задача полезной модели - разработка скважинного газопесочного сепаратора, обладающего улучшенной очисткой нефтесодержащей жидкости от частиц механических примесей.
Технический результат, получаемый в результате решения задачи, состоит в повышении качества очистки жидкости.
Указанный технический результат достигается тем, что в скважинном газопесочном сепараторе, содержащем цилиндрический корпус с входными отверстиями, в котором установлена цилиндрическая труба для прохода очищенной жидкости, сепарирующий узел, включающий полый шнек, присоединенный к нижней части корпуса сборник для сбора механических примесей, при этом шнек расположен ниже входных отверстий в корпусе сепаратора, согласно полезной модели сепарирующий узел выполнен в виде модуля, включающего патрубок для прохода очищенной жидкости, на котором жестко закреплен шнек и канал для отвода механических примесей в сборник, выполненный в виде трубки, соединенной с нижним витком шнека, при этом нижний конец трубки размещен ниже нижнего конца патрубка, верхний конец которого соединен разъемным соединением с нижним концом цилиндрической трубы для прохода очищенной жидкости, верхний конец трубы закреплен в переводнике, при этом входные отверстия в корпусе выполнены в виде продольных пазов, ширина которых выполнена меньшей, чем максимальная величина твердых частиц, присутствующих в жидкости.
Технический результат достигается тем, что канал для отвода механических примесей в сборник, выполнен в виде трубки, соединенной с нижним витком шнека, при этом нижний конец трубки размещен ниже нижнего конца патрубка для прохода очищенной жидкости, что позволяет частицам механических примесей перемещаться в трубке под действием силы тяжести и выйти из трубки в сборник на безопасно удаленном расстоянии от зоны забора очищенной жидкости без риска быть увлеченными потоком очищенной жидкости, что повышает качество очищенной жидкости.
Выполнение корпуса скважинного газопесочного сепаратора с отверстиями для прохода жидкости в виде продольных пазов, ширина которых выполнена меньшей, чем максимальная величина твердых частиц, присутствующих в жидкости, позволяет исключить засорение устройства механическими примесями на входе и исключить попадание крупных частиц механических примесей внутрь сепаратора, что повышает качество очистки жидкости.
Выполнение сепарирующего узла в виде отдельного модуля, закрепленного разъемным соединением на нижнем конце трубы для прохода очищенной жидкости, позволяет упростить изготовление, сборку/разборку, транспортировку, ремонт и очистку сепаратора, что повышает условия эксплуатации устройства.
Соединение переводника и сборника механических примесей с корпусом разъемным соединением, например, с помощью муфт, улучшает сборку/разборку устройства, повышает его ремонтопригодность.
Соответствие заявленной полезной модели критерию «промышленная применимость» показано на примере конкретного выполнения устройства.
На фигуре приведен общий вид скважинного газопесочного сепаратора.
Скважинный газопесочный сепаратор содержит корпус 1 с отверстиями 2, выполненными в виде продольных пазов, для прохода пластовой жидкости с механическими примесями. Ширина пазов выполнена меньшей, чем максимальная величина твердых частиц, присутствующих в жидкости. К корпусу 1 присоединены с помощью муфт 3 и 4 соответственно переводник 5 с отверстием 6 для прохода жидкости и сборник 7 для сбора механических примесей в виде твердых частиц (песка). В корпусе 1 размещена труба 8 для отвода очищенной жидкости, верхний конец которой закреплен в переводнике 5. а нижний конец трубы 8 соединен с сепарирующим узлом, выполненным в виде отдельного модуля, размещенного в соединенном с корпусом 1 сборнике 7. Сепарирующий узел включает патрубок 9 для отвода очищенной жидкости, на котором жестко закреплен (например, с помощью сварного соединения) шнек 10 и канал для отвода механических примесей в сборник, выполненный в виде трубки 11, соединенной с нижним витком шнека 10. Нижний конец трубки 11 размещен ниже нижнего конца патрубка 9. Верхний конец патрубка 9 соединен с помощью соединительной муфты 12 с нижним концом цилиндрической трубы 8 для прохода очищенной жидкости. На сборнике 7 установлена заглушка 13. Переводник 5 соединен с погружным штанговым насосом (не показан).
Устройство работает следующим образом.
Добываемая жидкость за счет подачи насосом проходит через отверстия 2, которые отсеивают крупные частицы механических примесей. Предварительно очищенная от механических частиц примесей жидкость опускается вниз, при этом происходит сепарация (отделение) пузырьков газа, которые всплывают вверх и выходят через отверстия 2 корпуса 1 обратно в затрубное пространство. Далее жидкость входит в сепарирующий узел, закручивается при прохождении шнека 10, заходящего в трубку 11, а находящиеся в жидкости примеси оседают на шнеке 10 и, двигаясь по нему под действием силы тяжести и центробежного потока жидкости, ссыпаются в трубку 11 и выходят из нее, скапливаясь в сборнике 7. Очищенная жидкость поднимается по патрубку 9, трубе 8 и поступает в скважинный насос (не показан).