ГИДРОЦИКЛОН
HYDRAULIC CYCLONE

Гидроциклон предназначен преимущественно для очистки нефти, поступающей в качестве рабочего тела в струйный насос.
Известен циклон для очистки запыленного воздуха или газа, в котором имеется тангенциальный ввод, внутренняя выводная труба с расширяющимся книзу коническим корпусом. В нижней части циклона установлена вставка-отражатель с центральным отверстием и пылеприемным бункером, см. а.с.148023, кл. В04С 05/00.
Основным недостатком является следующее. При входе потока в трубу с расширяющимся книзу корпусом из-за увеличения площади проходного сечения происходит резкое падение скорости вращения потока и, как следствие, изменение направления его движения на противоположное (вверх). Таким образом, осадок будет засасываться в выводную трубу.
Известен также гидроциклон преимущественно для осветления воды источников водоснабжения, корпус которого выполнен в виде открытого сверху цилиндра, переходящего в нижней части в конус, на внутренней поверхности которого образована винтовая нарезка. В верхней части корпус снабжен винтовой лопастью. С целью принудительного удаления осадка в нижней части смонтирован эжектор, см. 325994, кл. В04С 5/00.
Основным недостатком является то, что нужен открытый водоем и установить такой гидроциклон в трубе невозможно, например, в трубе (диаметром не более 100 мм) подвода рабочей жидкости к струйному насосу, размещенному в скважине. Известный гидроциклон работает под воздействием насосного вакуума.
Известен также гидроциклон для очистки запыленного газа сухим способом, см. №1217488, кл. В04С 5/12.
Гидроциклон содержит конус, верхний входной тангенциальный патрубок и осевую выхлопную трубу, нижнее пылевыпускное отверстие, входной участок выхлопной трубы снабжен зубчатым насадком, ширина зубьев которого уменьшается по направлению к пылевыпускному отверстию. Насадок снабжен установленными вертикально внутри насадка планками, наклоненными в сторону вращения потока, и кольцом, установленным на входе в насадок с перекрытием нижних концов планок.
К недостаткам известного решения можно отнести следующее.
Частицы пыли, поступившие внутрь насадка, вылетят в выхлопную трубу. Встречный поток газа в выхлопной трубе не позволит частицам пыли опуститься вниз и вылететь в нижние окна, т.к. в кольцевом пространстве давление выше и движение частиц из зоны низкого давления в более высокое невозможно. Дополнительная закрутка с помощью направляющих планок не выведет частицы через окна, расположенные по положению ниже основному потоку из кольца. Все частицы будут увлечены основным потоком и уйдут в выхлопную трубу.
Наличие кольца, смонтированного на концах зубьев, сводит на нет всю очистку, поскольку довольно крупная пыль может быть увлечена в выхлопную трубу, так же и через нижние окна, которые стали очень широкими из-за отогнутости планок (согласно рисунку).
Ниже кольца будет вспучивание потока, т.к. резко увеличивается площадь сечения и, как следствие, унос пыли в выхлопную трубу.
Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение работоспособности струйного насоса, опущенного в нефтяную скважину. Поскольку в струйном насосе сопло имеет отверстие очень малого размера (не более 3-х миллиметров), то всякое тело (например, сварочный горох, окалина, песок и др.), оказавшиеся в трубе подвода, забивают отверстие сопла и насос не работает.
Поставленная задача решается следующим образом.
Между входным фланцем фонтанной арматуры и трубой подачи жидкости (на чертеже показано штрихпунктирной линией) устанавливается гидроциклон, причем в габаритах фланцевого соединения. Чем ближе к фонтанной арматуре установлен гидроциклон, тем лучше, так как меньшее количество мусора может попасть в струйный насос. Гидроциклон снабжен цилиндроконусом, установленным в отверстии корпуса, перпендикулярно оси. Причем цилиндроконус зафиксирован трубой-отстойником, направленным вниз, а в ней размещена приемная труба с окнами в виде щелей, расположенных вдоль ее образующей, с шириной не более диаметра сопла и площадью всех щелей, превышающей площадь приемной трубы более чем в 2 раза. При этом насадок приемной трубы снизу закрыт конусом, установленным вершиной вниз, с углом конусности, совпадающей с конусностью цилиндроконуса. Это делает движение жидкости безвихревым. Каждая щель имеет гидросопротивление, и чтобы сохранить равномерное движение жидкости в подводящей части входа в приемную трубу, скорость движения жидкости должна быть как можно меньше.
Частицы размером больше чем щель не будут прижаты к щели и забивать ее, а будут уноситься в трубу-отстойник потоком в кольцевом пространстве.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показана общая схема установки гидроциклона.
На фиг.2 показана сноска «I» гидроциклона с фиг.1 в разрезе (для наглядности).
Гидроциклон состоит из корпуса 1. Перпендикулярно оси корпуса выполнено отверстие 2 для размещения цилиндроконуса 3 и трубы-отстойника 4. Тангенциально отверстию 2 выполнен ввод 5. Приемная труба 6 имеет насадок 7, в котором выполнены щели 8, а снизу закрыта конусом 9.
Труба-отстойник 4 должен быть направлен вниз.
Гидроциклон работает следующим образом. Рабочая жидкость (нефть) под давлением порядка 15 МПа поступает к тангенциальному вводу 5 и в цилиндрической части отверстия 2 закручивается. Тяжелые частицы за счет центробежных сил прижимаются к стенке цилиндроконуса 3, а за счет гравитации опускаются вниз в трубу-отстойник 4, откуда периодически удаляются известным способом.
Очищенная нефть поступает через щели 8 в приемную трубу 6 и далее к струйному насосу (не показан).
Приемная труба 6 снизу закрыта конусом 9 вершиной вниз с углом конусности, совпадающей с конусностью цилиндроконуса 3. Конус 9 устраняет вихреобразование перед щелью 8.
Попадание частиц размером большим чем ширина щели исключается.
Предлагаемое изобретение позволяет избежать больших экономических потерь, связанных с демонтажем и монтажом колонны труб, для очистки сопла струйного насоса. Глубина погружения струйного насоса может быть несколько километров. Отсюда цена одной сварочной горошины, застрявшей в сопле, очень велика, т.к. может вывести всю систему.
Глубокие, низкодебитные и наклонные скважины могут быть выкачены только струйным насосом.
Потребность в струйных насосах все возрастает.