ГРАВИТАЦИОННЫЙ СЕПАРАТОР ДЛЯ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИН
GRAVITY SEPARATOR FOR HORIZONTAL WELLS

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для отделения газа от жидкости при добыче пластового флюида посредством установок электроцентробежных насосов из горизонтальных скважин, скважин с большим углом отклонения от вертикали, с большим газосодержанием. Известно устройство для сепарации газа в нефтяных скважинах, (аналог) (1), патент на полезную модель №78524 Е21В 43/38. Устройство содержит «хвостовик» с пакером, открытую снизу газосборную емкость, выполненную в виде перевернутого стакана, снабженную газоотводной трубкой, сообщающейся с затрубным пространством. При этом газосборная емкость соединена своей донной частью с ЭЦН, а выход газоотводной трубки расположен над приемным модулем насоса. Таким образом, обеспечивается подача жидкости и газа в затрубное пространство, при этом жидкость подводится к зоне приема насоса, а газ выше этой зоны. Такая схема движения разделившихся фаз позволяет использовать высокопроизводительные УЭЦН взамен менее совершенных поршневых насосов.
Недостатками способа является то, что газосепараторы нельзя применять в скважинах а также в боковых стволах с углом отклонения от вертикали более 60° из-за накапливания механических примесей, сбрасываемых из выкидных отверстий газосепаратора, так как при таких значениях угла наклона частицы не сползают по стенкам обсадной колонны, а остаются в зоне выброса, что приводит к затруднениям при извлечении или установке УЭЦН.
Известно устройство для сепарации газа и песка при откачке жидкости из скважины погружным электроцентробежным насосом, (аналог) (2), патент на полезную модель №65130, дата публикации 27.07. 2007, которое включает струйный аппарат, активное сопло гидравлически сообщенное обводным каналом с рабочей напорной линией погружного электроцентробежного насоса (ПЭЦН), корпус с газоотводной и всасывающей трубами, установленный под приемом ПЭЦН, фильтр, установленный на нижнем конце корпуса, ось с радиальными перфорационными отверстиями для прохода газожидкостной смеси, причем внутреннее пространство оси сообщено с всасывающей полостью струйного аппарата, установленного на входе газоотводной трубки. Сепарационный элемент размещен внутри корпуса под газоотводной трубкой и выполнен в виде взаимообращенных навстречу друг к другу конических полок, направленных вниз и жестко закрепленных друг под другом на внутренней поверхности корпуса и наружной поверхности оси. Устройство ниже фильтра оснащено пескосборной камерой. Недостатками является то, что совместное использование центробежного электронасоса и струйного насоса для увеличения добычи нефти из одного объекта эксплуатации требует применения ЭЦН с более высокими напорами для преодоления высоких сопротивлений, возникающих в области сужения в сопле эжекторного струйного насоса, а также невозможность установки непосредственно в горизонтальных скважинах. Известен скважинный газосепаратор, (прототип) (3), патент РФ №2087700 Е21В 43/38, дата подачи заявки 12.10.1994, опубликовано 20.08.1997. Устройство включает полый корпус с входными отверстиями в верхней части. В корпусе размещена всасывающая труба. Она образует с корпусом кольцевую полость. В кольцевой полости размещено средство для создания перепада давления. Оно выполнено в виде перегородки с отверстием. Отверстие перегородки выполнено концентрично всасывающей трубе. Она образует с перегородкой кольцевую щель. Нижняя поверхность перегородки выполнена конической с вершиной конуса, направленной вверх.
Недостатками являются накапливание механических примесей в корпусе газосепаратора, а также невозможность установки непосредственно в горизонтальных скважинах. Задачей изобретения является создание устройства для отделения газа от жидкости при добыче пластового флюида посредством установок электроцентробежных насосов из горизонтальных скважин, скважин с большим углом отклонения от вертикали, с большим газосодержанием.
Принцип работы устройства заключается в том, что гравитационный сепаратор для горизонтальных скважин содержит патрубок, установленный на свободно вращающихся эксцентричных переводниках. Эксцентричные переводники под действием смещенного центра тяжести обеспечивают расположение патрубка всегда ближе к нижней по горизонтали стенке корпуса, при этом в патрубке выполнены перфорационные отверстия, расположенные в одной плоскости, совмещенной с центром тяжести эксцентричных переводников. При заборе пластового флюида через корпус устройства, жидкость из нижней части корпуса через перфорационные отверстия в патрубке поступает в хвостовик для подачи на прием погружного электроцентробежного насоса, заключенного в герметичный кожух, а газ выходит через верхние перфорационные отверстия корпуса в эксплуатационную колонну горизонтального ствола скважины. При этом минимизирована возможность попадания газа из газовой шапки в хвостовик. Поставленная задача решается устройством гравитационного сепаратора для горизонтальных скважин, включающим корпус, содержащий перфорационные отверстия, в котором, во втулках, расположенных в переводниках корпуса и поджатых гайками, установлены свободно вращающиеся эксцентричные переводники, между которыми в нижней части, где находится центр тяжести, установлен патрубок. Эксцентричные переводники под действием смещенного центра тяжести обеспечивают расположение патрубка всегда ближе к нижней по горизонтали стенке корпуса, при этом в патрубке выполнены перфорационные отверстия, расположенные в одной плоскости, совмещенной с центром тяжести эксцентричных переводников, в переводник корпуса верхний завернута муфта для соединения с хвостовиком, а в переводник корпуса нижний заглушка. При заборе пластового флюида через корпус устройства, жидкость из нижней части корпуса через перфорационные отверстия в патрубке поступает в хвостовик для подачи на прием погружного электроцентробежного насоса заключенного в герметичный кожух, а газ выходит через верхние перфорационные отверстия корпуса в эксплуатационную колонну горизонтального ствола скважины. При этом минимизирована возможность попадания газа из газовой шапки в хвостовик.
Предлагаемое устройство гравитационного сепаратора для горизонтальных скважин позволяет повысить эффективность технологии добычи пластового флюида за счет отделения газа от жидкости при добыче пластового флюида посредством установок электроцентробежных насосов из горизонтальных скважин, скважин с большим углом отклонения от вертикали, с большим газосодержанием, стабилизации работы оборудования, устранения скопления газа и возможности захвата его электроцентробежным насосом, приводящего к срыву рабочего режима электроцентробежного насоса.
На чертеже в продольном разрезе представлена конструкция устройства гравитационного сепаратора для горизонтальных скважин.
Устройство гравитационного сепаратора включает корпус 1, содержащий перфорационные отверстия 11, в котором во втулках 7, расположенных в переводниках корпуса 5 и 6 и поджатых гайками 4 установлены свободно вращающиеся эксцентричные переводники 3, между которыми установлен патрубок 2. Эксцентричные переводники 5 и 6 под действием смещенного центра тяжести обеспечивают расположение патрубка 2 всегда ближе к нижней по горизонтали стенке корпуса 1, при этом в патрубке 2 выполнены перфорационные отверстия 10, расположенные в одной плоскости, совмещенной с центром тяжести эксцентричных переводников 5 и 6, в переводник корпуса верхний 5 завернута муфта 8 для соединения с хвостовиком (на чертеже не показано), а в переводник корпуса нижний 6 заглушка 9. При заборе пластового флюида через корпус 1 устройства, жидкость из нижней части корпуса 1 через перфорационные отверстия 10 в патрубке 2 поступает в хвостовик для подачи на прием погружного электроцентробежного насоса, заключенного в герметичный кожух (на чертеже не показано), а газ выходит через верхние перфорационные отверстия 11 корпуса 1 в эксплуатационную колонну горизонтального ствола скважины. Новым является то, что гравитационный сепаратор для горизонтальных скважин, содержит корпус с перфорационными отверстиями, в котором во втулках, расположенных в переводниках корпуса и поджатых гайками установлены свободно вращающиеся эксцентричные переводники, между которыми в нижней части, где находится центр тяжести, установлен патрубок. Эксцентричные переводники под действием смещенного центра тяжести обеспечивают расположение патрубка всегда ближе к нижней по горизонтали стенке корпуса, при этом в патрубке выполнены перфорационные отверстия, расположенные в одной плоскости, совмещенной с центром тяжести эксцентричных переводников, в переводник корпуса верхний завернута муфта для соединения с хвостовиком, а в переводник корпуса нижний заглушка. При заборе пластового флюида через корпус устройства, жидкость из нижней части корпуса через перфорационные отверстия в патрубке поступает в хвостовик для подачи на прием погружного электроцентробежного насоса заключенного в герметичный кожух, а газ выходит через верхние перфорационные отверстия корпуса в эксплуатационную колонну горизонтального ствола скважины. При этом минимизирована возможность попадания газа из газовой шапки в хвостовик.
Технологический и технический результаты достигаются повышением эффективности технологии добычи пластового флюида за счет отделения газа от жидкости при добыче пластового флюида посредством установок электроцентробежных насосов из горизонтальных скважин, скважин с большим углом отклонения от вертикали, с большим газосодержанием, стабилизации работы оборудования, устранения скопления газа и возможности захвата его электроцентробежным насосом, приводящего к срыву рабочего режима электроцентробежного насоса.
Экономический эффект от использования изобретения может достигаться за счет продления срока службы электроцентробежного насоса и уменьшения количества спуско-подъемных операций.
Использованная литература
1. Патент на полезную модель №78524 Е21В 43/38.
2. Патент на полезную модель №65130, дата публикации 27.07. 2007.
3. Патент РФ №2087700 Е21 В43/38, дата подачи заявки 12.10.1994, опубликовано 20.08.1997.