СКВАЖИННЫЙ ПЕСОЧНЫЙ СЕПАРАТОР

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для сепарации песка при добыче нефти с проявлениями песка из скважин.
Известно устройство для отделения песка из нефти в скважине (авторское свидетельство SU №1059146, МПК 7 Е21В 43/38, опубл. 07.12.83 г.), состоящее из секций, работающих параллельно, которые размещены друг над другом, соединены переводниками и трубой для подъема жидкости. Каждая секция имеет входной канал, часть подъемной трубы, патрубок с заглушенным концом и ловильные камеры для накопления песка. Промежуточный переводник имеет сквозной продольный канал, а нижний переводник - глухой. В каждой секции часть подъемной трубы имеет калиброванные отверстия.
Недостатком такого сепаратора является ненадежность работы секций, поскольку при параллельной работе секций небольшое засорение калиброванных отверстий в какой-либо секции приводит к отключению этой секции от работы, что приводит к перегрузке других секций и снижению качества очистки жидкости от песка.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является скважинный песочный сепаратор (патент RU №2191261, МПК 7 Е21В 43/38, опубл. в бюл. №29 от 20.10.2002 г.), включающий корпус, состоящий из секций, размещенных одна над другой, переводники, соединяющие секции, канал для подачи жидкости в сепаратор, трубки для нисходящего потока и ловильные камеры, отличающийся тем, что секции подключены последовательно, переводники выполнены с продольными каналами для восходящего потока и поперечными каналами, которые в нижнем двустороннем переводнике сообщены с межтрубным пространством между обсадной колонной скважины и корпусом сепаратора, а в промежуточных переводниках - с продольными каналами ниже расположенного переводника, при этом в ловильных камерах сечение межтрубного пространства для восходящего потока выполнено большим, чем сечение трубок для нисходящего потока.
Недостатками данного скважинного песочного сепаратора является низкая интенсивность сепарации песка в секциях, поскольку сепарация песка происходит только за счет сил гравитации при движении потока жидкости.
Задачей полезной модели является интенсификация процесса сепарации песка в каждой секции.
Поставленная задача решается скважинным песочным сепаратором, включающим корпус, состоящий из секций подключенных последовательно и размещенных одна над другой, переводники, соединяющие секции и выполненные с продольными каналами для восходящего потока и поперечными каналами, трубки для нисходящего потока и ловильные камеры, при этом поперечные каналы в нижнем двустороннем переводнике сообщены с межтрубным пространством между обсадной колонной скважины и корпусом сепаратора, а в промежуточных переводниках - с продольными каналами ниже расположенного переводника.
Новым является то, что в ловильных камерах между корпусом и трубкой установлены завихрители потока, выполненные в виде плоского винтового закручивающего устройства, винтовая поверхность которого выполнена с переменным шагом, уменьшающимся в осевом направлении потока.
На фигуре приведена схема скважинного песочного сепаратора.
Скважинный песочный сепаратор включает корпус 1, верхний конец которого присоединен к приему насоса (на фиг. не показано), при этом корпус 1 состоит из секций (например, трех) 2; 2'; 2", подключенных последовательно и размещенных одна над другой, переводники 3; 3'; 3", соединяющие соответственно секции 2; 2'; 2" и выполненные с продольными каналами 4; 4'; 4" для восходящего потока и поперечными каналами 5; 5'; 5", а также трубки 6; 6'; 6" для нисходящего потока и ловильные камеры 7; 7'; 7". В нижнем двустороннем переводнике 3" поперечные каналы 5" сообщены с межтрубным пространством 8 между обсадной колонной 9 скважины и корпусом 1 сепаратора, а в промежуточных переводниках 3 и 3' - с продольными каналами 4 и 4' ниже соответственно расположенного переводника 3 и 3'.
В ловильных камерах 7; 7'; 7" между корпусами секции 2; 2'; 2", и соответствующими трубками 6; 6'; 6" установлены завихрители потока 10; 10'; 10", выполненные в виде плоского винтового закручивающего устройства, винтовая поверхность которого выполнена с переменным шагом, уменьшающимся в осевом направлении потока.
Скважинный песочный сепаратор работает следующим образом.
Скважинный песочный сепаратор подсоединяется к приемному патрубку насоса и в собранном виде спускается в скважину на насосно-компрессорных трубах.
При включении в работу глубинного скважинного насоса жидкость с содержанием песка начинает поступать из межтрубного пространства 8 обсадной колонны 9 по поперечным каналам 5" двустороннего переводника 3" внутрь трубки 6" нижней секции 2" песочного сепаратора.
Внутри трубки 6" поток жидкости с песком перемещается вниз, при этом скорость движения потока резко падает, после чего жидкость попадает на завихритель потока 10", где поток жидкости с песком закручивается в межвинтовом канале завихрителя потока 10" за счет постоянного закручивающего воздействия винтовой поверхности, по которой поток жидкости поднимается вверх между корпусом секции 2" песочного сепаратора и трубкой 6" и ударяется о нижний торец двустороннего переводника 3". При этом песок из жидкости отделяется за счет сил гравитации и резкого изменения направления движения жидкости после выхода из трубки 6" на 180° с последующим закручиванием в межвинтовом канале завихрителя потока 10" и резкой потерей скорости потока на входе в продольные каналы 4" промежуточного переводника 3". Песок, отделившийся из жидкости в трубке 6" секции 2" и на винтовой поверхности завихрителя потока 10" оседает в ловильную камеру 7", а жидкость из секции 2" через продольные каналы 4" двустороннего переводника 3" поступает в следующую выше размещенную секцию 2' сепаратора.
В вышеразмещенной секции 2' сепаратора жидкость через поперечные каналы 5' в промежуточном переводнике 3' попадает внутрь трубки 6', по которой опускается вниз. Далее жидкость, изменив направление движения на 180°, попадет на завихритель потока 10', где поток жидкости закручивается в межвинтовом канале завихрителя потока 10' за счет постоянного закручивающего воздействия винтовой поверхности, по которой поток жидкости поднимается вверх между корпусом секции 2' песочного сепаратора и трубкой 6' и ударяется о нижний торец промежуточного переводника 3'.
При этом находящийся в жидкости песок отделяется, также за счет сил гравитации и резкого изменения направления движения жидкости после выхода из трубки 6' на 180° с последующим закручиванием в межвинтовом канале завихрителя потока 10' и резкой потерей скорости потока на входе в продольные каналы 4' промежуточного переводника 3'. Песок, отделившийся из жидкости в трубке 6' секции 2' и на винтовой поверхности завихрителя потока 10 оседает в ловильную камеру 7', а жидкость из секции 2' через продольные каналы 4' промежуточного переводника 3' поступает в следующую выше размещенную секцию 2 сепаратора.
В вышеразмещенной секции 2 сепаратора жидкость через поперечные каналы 5 в промежуточном переводнике 3 попадает внутрь трубки 6, по которой опускается вниз. Далее жидкость, изменив направление движения на 180°, попадет на завихритель потока 10, где поток жидкости закручивается в межвинтовом канале завихрителя потока 10 за счет постоянного закручивающего воздействия винтовой поверхности, по которой поток
жидкости поднимается вверх между корпусом секции 2 песочного сепаратора и трубкой 6 и ударяется о нижний торец промежуточного переводника 3.
При этом песок из жидкости отделяется также за счет сил гравитации и резкого изменения направления движения жидкости после выхода из трубки 6 на 180° с последующим закручиванием в межвинтовом канале завихрителя потока 10 и резкой потерей скорости потока на входе в продольные каналы 4 промежуточного переводника 3. Песок, отделившийся из жидкости в трубке 6 секции 2 и на винтовой поверхности завихрителя потока 10 оседает в ловильную камеру 7, а жидкость из секции 2 через продольные каналы 4 промежуточного переводника 3 поступает на прием скважинного глубинного насоса.
Число секций 2; 2'; 2" скважинного песочного сепаратора определяется необходимостью очистки продукции скважины от песка в зависимости от осложненности условий и требований к очистке жидкости от песка.
Предлагаемый скважинный песочный сепаратор благодаря завихрителям потока, установленным в ловильных камерах между корпусом и трубкой и выполненным в виде плоского винтового закручивающего устройства, винтовая поверхность которого выполнена с переменным шагом, уменьшающимся в осевом направлении потока позволяет интенсифицировать процесс сепарации песка и тем самым повысить межремонтный период работы глубинного скважинного насоса.