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

Предложение относится к нефтегазодобыче, 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 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 по корпусом и сепарационный элемент, размещенный внутри корпуса под газоотводной трубкой, при этом сепарационный элемент выполнен 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, фильтр не имеет возможность самоочистки, что вызывает его быстрое засорение особенно в скважинах содержащих в отбираемой жидкости большое количество твердых механических примесей, в связи с чем требуется извлечение скважинного оборудования на поверхность для ревизии.
Технической задачей полезной модели является повышение эффективности работы устройства при наличии в откачиваемой из скважины жидкости значительного количества твердых 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, установленный на нижнем конце корпуса и сепарационный элемент, размещенный внутри корпуса под газоотводной трубкой и, 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.
Новым является то, что винтовая поверхность шнека выполнена из пружинной стали с переменным шагом, уменьшающимся в осевом направлении потока жидкости, причем верхний конец винтовой поверхности шнека жестко закреплен к нижнему концу струйного аппарата, а нижний конец - размещен свободно относительно корпуса с возможностью осевого перемещения, при этом устройство ниже фильтра оснащено шламосборной 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, а также сепарационный элемент, размещенный внутри корпуса 6 под газоотводной трубкой 7 и выполненный в виде шнека 10 полая ось 11 которого имеет радиальные перфорационные отверстия 12 для прохода газожидкостной смеси. Струйный аппарат 1 размещен на входе газоотводной трубки 7, причем полость оси 11 шнека 10 сообщена с всасывающей полостью струйного аппарата 1.
Винтовая поверхность 13 шнека 10 выполнена из пружинной стали с переменным шагом, уменьшающимся в осевом направлении потока жидкости, причем верхний конец 14 винтовой поверхности 13 шнека 10 жестко закреплен к нижнему концу струйного аппарата 1, а нижний конец 15 винтовой поверхности 13 шнека 10 размещен свободно относительно корпуса 6 с возможностью осевого перемещения на величину - h.
Устройство ниже фильтра 9 оснащено шламосборной камерой 16, например, выполненной из соединенных между собой 2-3 насосно-компрессорных труб.
Устройство работает следующим образом.
После монтажа установки в скважине 17 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 винтовую поверхность 13 шнека 10 со степенью закрутки, близкой к нулю и постепенно закручиваются в винтовой поверхности 13 благодаря тому, что она выполнена с переменным шагом, уменьшающимся в осевом направлении потока жидкости, при этом верхний конец 14 шнека 10 жестко закреплен к нижнему концу струйного аппарата 1, а его нижней конец 15 не закреплен (свободен) относительно корпуса 6. Поэтому в процессе работы ПЭЦН 5 шнек 10, выполненный из пружинной стали вибрирует, то есть нижний конец шнека 10 совершает осевые перемещения относительно корпуса 6 на величину - h (на фигуре изображено пунктирными линиями), что ведет к интенсивному отсеиванию песка 18 из газожидкостной смеси и оседанию его вниз в шламоприемную камеру 16. Кроме того, благодаря колебаниям нижнего конца 15 шнека 10 происходит пульсация газожидкостной смеси, что снижает вероятность быстрого засорение отверстий фильтра 9.
Под действием центробежной силы частицы жидкости перемещаются к стенке корпуса 6 и через всасывающую трубку 8 поступают на прием ПЭЦН 5, а пузырьки газа через радиальные перфорационные отверстия 12 оси 11 попадают во внутреннюю полость оси 11 шнека 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 11 шнека 10. Происходит интенсивное отделение газа от жидкости. Далее отбираемый газ вышеуказанной струей жидкости выбрасывается в кольцевое пространство 19 скважины 17. Жидкость стекает на прием устройства, а газ по кольцевому пространству 19 скважины 17 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 шламосборной камере, избежав тем сам попадание его на прием погружного электроцентробежного насоса, что позволяет продлить срок службы насоса в целом.