ГАЗОПЕСКОСЕПАРИРУЮЩИЙ ЦЕНТРОБЕЖНО-ГРАВИТАЦИОННЫЙ ФИЛЬТР

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности, к устройствам для сепарации твердой фазы из многофазных смесей, состоящих из твердой, жидкой и газовой фаз.
Известна заявка на патент РФ на изобретение РФ №2004115172. В заявке описан фильтр гидродинамический, содержащий цилиндрический корпус с патрубками для входа фильтруемой жидкости, выхода фильтрата и сброса загрязненной суспензии. При этом фильтрующий элемент, установлен соосно корпусу, а в центре корпуса концентрично фильтрующему элементу жестко установлен шнек с пустотелым валом, который снабжен витками с переменным шагом, причем уменьшение шага витков направлено по ходу движения жидкости, а конец пустотелого вала снабжен прорезями по образующей, предназначенными для удаления сгущенной суспензии.
Недостатком известного решения является низкое качество сепарации многофазных смесей газ-жидкость-твердое тело.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является получение центробежно-гравитационного фильтра способного эффективно разделять многофазные смеси.
Поставленная задача решается путем применения газопескосепарирующего центробежно-гравитационного фильтра, основной частью которого является имеющий цилиндрический корпус модуль пескосепарирующий, установленный внутри него полый шнек многозаходный спиральной формы, включающий участок гладкий цилиндрический, участок с винтовыми лопастями постоянного увеличенного шага, участок со спиралью переменного шага и участок со спиралью постоянного шага, а на выходе из участка шнека со спиралью постоянного шага установлен газосепарирующий модуль.
Спираль пескосепарирующего шнека абразивоустойчивая, с переменным шагом и минимальным гидравлическим сопротивлением, обеспечивает заданную скорость потока жидкости.
Гладкий цилиндрический участок изменяет радиальное направление ГЖС во входных отверстиях на осевое.
Участок с винтовыми лопастями постоянного увеличенного шага стабилизирует поток ГЖС и предварительно закручивает его вокруг оси шнека.
Следующий участок с переменным шагом плавно ускоряет вращение потока ГЖС вокруг оси шнека и уменьшает сечение канала.
Участок постоянного шага обеспечивает вращение ГЖС вокруг оси шнека с постоянной угловой скоростью, ламинарным течением в поперечном сечении канала и заданным расходом. На этом участке под воздействием центробежной силы происходит отбрасывание более плотных частиц потока ГЖС к внешней кромке спирали шнека и перемещение этих плотных частиц песка вдоль внешней кромки шнека к разделителю потока.
Многоканальный разделитель потока, расположен таким образом, что поток частиц песка направляется в один из винтовых каналов и с заданными углом и скоростью выбрасывается вниз в накопитель шлама (пескосборник).
Отсепарированная ГЖС без мехпримесей под воздействием разрежения, создаваемого насосом, разворачивается вверх и засасывается во внутреннюю полость шнека и далее поступает на прием насоса.
На нижнем конце цилиндрического корпуса модуля пескосепарирующего расположена резьба или другое разъемное соединение для присоединения отстойника механических примесей (пескосборник).
Газопескосепарирующий центробежно-гравитационный фильтр пескосепарирующий комплектуется газосепарирующим модулем. При этом полость пескосепарирующего шнека сообщается с цилиндрической полостью корпуса модуля газосепарирующего, закрепленного выше, образуя единую полость фильтра.
Газосепарирующий шнек имеет антикоррозийное покрытие, постоянный шаг, оптимальный для сепарации восходящего потока газов и объединения пузырьков. Сверху в корпус модуля газосепарирующего закреплены газовый патрубок и присоединительный переводник, в который вмонтирован клапан газоперепускной.
Пескосепарирующий и газосепарирующий модули монтируются при помощи любого разъемного и неразъемного соединения, обеспечивающего жесткое соединение элементов, прочность конструкции и свободу полости фильтра от выступающих элементов крепления.
На рис. 1 представлен чертеж фильтра.
Газопескосепарирующий гравитационный фильтр состоит из следующих основных узлов и элементов:
1. Модуль газосепарирующий (МГС);
2. Модуль пескосепарирующий (МПС);
3. Заглушка;
4. Клапан газовыводящий МГС;
5. Шнек МГС;
6. Входные отверстия МПС;
7. Шнек полый МПС;
8. Разделитель потока МПС;
9. Корпус МПС.
Работа газопескосепарирующего центробежно-гравитационного фильтра осуществляется следующим способом.
Принцип действия газопескосепарирующего гравитационного фильтра заключается в прохождении газожидкостной смеси (ГЖС) через входные отверстия 6 корпуса 9 модуля МПС 2. Далее по кольцевому пространству, образованному шнеком полым МПС 7 и корпусом 9 по нисходящей траектории поток ГЖС устремляется вниз. Проходя по спирали шнека полого МПС 7 и каналам разделителя потока 8, газожидкостная смесь получает заданные скорость и направление с распределением мехпримесей по проточным каналам разделителя потока. Механические примеси под действием центробежных сил отбрасываются к внутренней поверхности корпуса 9, концентрируются и выбрасываются плотным винтовым потоком в трубы НКТ - происходит отделение частиц мехпримесей. Под действием гравитации частицы мехпримесей оседают в трубы НКТ, установленные между модулем пескосепарирующим 2 и заглушкой 3.
Поток очищенной от механических примесей ГЖС разворачивается на 180° вверх и по внутренней полости шнека полого МПС 7 попадает в МГС 1, в корпусе которого установлен шнек МГС 5. Поток ГЖС двигается вверх вдоль спирали шнека МГС 5. Под действием центробежных сил происходит выделение из ГЖС газовой фазы путем объединения мелких газовых фракций в более крупные вдоль оси шнека. Отсепарированный газ по центральному патрубку и газоотводным каналам клапана газовыводящего 4 отводится в затрубное пространство скважины, а дегазированная жидкость по кольцевому каналу попадает на прием насоса.
Вместо модуля газосепарирующего газопескосепарирующий центробежно-гравитационный фильтр может комплектоваться разобщителем затрубного пространства 1, разобщающим затрубное пространство скважины на зону поступления флюида во входные отверстия 6 модуля пескосепарирующего 2 и зону приема флюида, очищенного от механических примесей в насосное оборудование. При этом полость пескосепарирующего шнека сообщается с цилиндрической полостью разобщителя затрубного пространства, закрепленного выше, образуя единую полость фильтра. Сверху и снизу на корпусе разобщителя затрубного пространства установлены защитные верхний 5 и нижний 10 центраторы, предотвращающие повреждение манжеты 11 при спуске и подъеме в скважине.
Степень очистки многофазной смеси на предлагаемом газопескосепарирующем центробежно-гравитационном фильтре достигает 99,9%.