Газовый якорь

 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для эксплуатации глубинно-насосных скважин с большим содержанием газа. Цель изобретения - повышение эффективности газосепарации при одновременном снижении материалоемкости за счет использования в газовом якоре сетчатого шнека /Ш/ 3 из гидрофильного материала. В двухступенчатом корпусе /К/ 1 с приемным отверстием 2 в нижней части размещен сетчатый Ш 3 с ячейками 10. Нижние витки Ш 3 плотно прилегают к стенкам нижней ступени К 1. В верхней ступени 5 К 1 установлена газовыпускная трубка 6 с обратным клапаном 7. Нижние витки Ш 3 образуют открытый осевой канал 8, а верхний виток - воронку 9, которая выполнена в виде усеченного конуса . Верхнее меньшее основание воронки 9 связано с газовыпускной трубкой 6. Газожидкостная смесь через отверстия 2 попадает на витки Ш 3 и начинает раскручиваться. Крупные пузырьки газа улавливаются ячейками 10 и сталкиваются в открытый канал 8, а более мелкие пузырьки проходят на следующие витки. Выполнение ячеек 10 Ш 3 и его угла конусности уменьшающимися снизу вверх, а шага витков Ш 3 увеличивающимся пропорционально углу его конусности позволяет улавливать на последующих витках Ш 3 более мелкие пузырьки газа. Выполнение диаметра открытого канала 8 увеличивающимся снизу вверх увеличивает относительную скорость всплытия пузырьков газа и улучшает сепарацию газа. Выделившиеся пузырьки газа улавливаются воронкой 9 и перепускаются через обратный клапан 7 в трубку 6. 2 з.п.ф-лы. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (д),1 E 21 В 43/34

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4069874/23-03 (22) 17 02 86 (46) 15,04. 89. Вюл. и 14 (71) Казахский политехнический институт им. В.И.Ленина (72) М.М.Майлибаев, P.Â.Äàóðoâà и Ж.Жангазиев (53) 622.276. 55 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 885544, кл. E 21 В 43/34, 1981.

Авторское свидетельство СССР

Ф 613085, кл. Е 21 В 43/38, 1976. (54) ГАЗОВЫЙ ЯКОРЬ (57) Изобретение относится к нефтегазодобывающей пром-сти и предназначено для эксплуатации глубинно-насосных скважин с большим содержанием

ÄÄSUÄÄ 1472650 А1 газа. Цель изобретения —. повышение эффективности газосепарации при одно-. временном снижении материалоемкости за счет использования в газовом якоре сетчатого шнека (Ш) 3 из гидрофильного материала. В двухступенчатом корпусе (К) 1 с приемным отверс— тием 2 в нижней части размещен сетчатый Ш 3 с ячейками 10.. Нижние витки Ш 3 плотно прилегают к стенкам нижней ступени К t. В верхней ступени 5 К 1 установлена газовыпускная трубка 6 с обрагным клапаном 7. Н»пкние витки 111 3 образуют открытый осевой канал 8, à верхний виток -. воронку 9, которая выполнена в виде усеченного конуса. Верхнее меньшее

72650 и Pq 2 R (Ь-5)P 2 R (Рн- )

2 . 2

=6 (1) =.Е =: = Б н Я,. (1)

184 Рж 9р 9

14 основание воронки 9 .связано с газовыпускной трубкой 6. Газожидкостная смесь через отверстия 2 попадает на . витки Ш 3 и начинает..раскручиваться.

Крупные пузырьки газа улавдиваются ячейками 10 и сталкиваются в открытый канал 8, а более мелкие пузырьки проходят на следующие витки,,Выполнение ячеек tO lli 3 и его угла конусности уменьшающимися снизу вверх, а шага витков IE 3 увеличивающимся

Изобретение относится к технике .и технологии добычи нефти, в,частности к эксплуатации глубинно-насосных скважин, осложненных газопроявлениями как свободного, так и растворенно- 5 го газа в воде и нефти.

Цель изобретения — повышение сепарационной способности при одновременном снижении материалоемсости.

На фиг. 1 изображен газовый якорь, продольный разрез; на фиг.2 - схема сетчатого шнека,с воронкой в виде усеченного конуса.

Гаэовыи якорь фиг4 1) состоит иэ двухступенчатого корпуса 1 с приемными отверстиями 2 в нижней части.

В корпусе размещен сетчатый шнек 3, выполненный из гидрофильного материяла. Нижние витки шнека 3 плотно прилегают к стенкам нижней ступени 4 корпуса 1, В верхней ступени 5 корпуса 1, имеющей больный диаметр, установлена газовыпускная трубка 6 с обратным клапаном 7. Нижние витки шнека 3 образуют открытый осевой . канал 8, а верхний виток — воронку

9 (фиг.2). Воронка 9 выполнена в виде усеченного конуса, верхнее меньшее основание которого связано с газовыпускной трубкой. 6.

Размеры ячеек 10 шнека 3 и era угол 11 конусности могут быть выполгде g - ускорение силы тяжести .

d — диаметр (Ф, -,. радиус) пузырька; пропорционально углу его конусности позволяет улавливать на последующих витках Ш 3 более мелкие пузырьки газа. Выполнение диаметра открытого канала 8 увеличивающимся снизу вверх увеличивает относительную скорость всплытия пузырьков газа и улучшает сепарацию газа. Выделившиеся пузырьки газа улавливаются ворон<ой, 9.и, перепускаются через обратный клапан в трубку 6. 2 э.п.ф-лы, 2 ил.

2 нены уменьшакщилися. снизу вверх, а шаг 12 витков шнека увеличивающимся прямопрапорциональко его углу конусности. Диаметр открытого осевого канала 8 может быть также выполнен увеличивающимся снизу вверх.

Устройство работает следующим образом;!

При работе на всасывание глубинного штангового насоса жидкость с. с пузырьками спонтанного газа и растворенным в ней газом поступает через впускные отверстия 2 (на фиг,j показано..стрелками) на спиральные витки сетчатого шнека 3. Крупные пузыри газа, поступающие вместе с жидкостью в нижнюю ступень 5 корпуса. через отверстия 2 вьгесте улавливаются гид рофильными ячейками t0 на, первых же витках .сетчатого шнека, 3, По на,« клону угла. 11 конусности пузыри продвигаются q осевой .части шнека в открытый канал 8, благодаря которому собирающийся, газ .вытесняется. под воронку 9 и дядее через клапан 7 выб расывается в. гаэовыпускхуш. трубку 6, цвижение жидкости. после закрымя всасывающегосклапана, штангового насоса прекращается и скорость подъема пузырьков апределяетая по формуле

Стокса

4 — кинематическая вязкость,вйдкости; P „- плот гость, пузырька; (3,к—

1472650 плотность жидкости; p — динамичес;кая вязкость жидкости.

Отсюда видно, что скорость подъема пузырька газа в жидкости в квадратич5 ной прямой зависимости от его диаметра, что позволяет на первых нижних витках шнека 3 улавливать и сдвигать в канал 8 крупные пузырьки под большим углом 1 1. Уменьшение шага 12 за счет увеличения угла 11 конусности снижает общую длину нижней ступени 4 при неизменном числе витков шнека 3.

Давление прорыва пузырька через ячейку с гидрофильной поверхностью 15 равно капиллярному давлению Р„ в этой ячейке 10 (поре)

2Gcos 9

P к R (2) 20 гце G — поверхностное натяжение жидкости; 6 — угол смачивания жидкостью стенок ячейки; R — радиус ячейки 10 или радиус проталкиваемого пузырька. 25 ,Здесь (2) давление прорыва в обратной зависимости от радиуса пузырька (ячейки), что требует увеличивать общую поверхность витков шнека 3, одновременно уменьшая радиус ячеек 30

10 с целью сохранения суммарной площади сечения фильтрации жидкости,,общей величины давления прорыва уже мелких пузырьков для повышения эффективности сепарации газа от витка к витку шнека 3 °

Инерция напора всасываемой жидкости при обратном ходе насоса открывает обратный клапан 7 и выкидывает газ через газовыпускную трубку 6 бла- 4 годаря большой разнице плотностей газовой и жидкой фаз. B осложненных случаях выпадения солей и парафина из пластовой жидкости происходит закупорка ячеек сетчатого шнека, что позволит перейти на работу якоря в режиме прототипа, где установлен шнек с непроницаемыми поверхностями витков.

Формула изобретения

1. Газовый якорь, содержащий двухступенчатый корпус с приемными отверстиями в нижней части, размещенный в корпусе шнек, нижние витки которого плотно прилегают к стенкам нижней ступени корпуса, а верхний виток расположен в верхней ступени корпуса, газовыпускную трубку с обратным клапа.ном, установленную в верхней ступени корпуса большего диаметра,. о т л и ч а ю щ и и с.я. тем:, что, с целью повышения сепарационной способности при одновремен1 ном снижении материалоемкости, шнек выполнен сетчатым из гидрофильного материала, причем нижние витки шнека образуют открытый осевой канал, а верхний виток — воронку в виде усеченного конуса, верхнее меньшее основание которой связано с газовы1тускно9 трубкой.

2. Якорь по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что размеры ячеек сетчатого шнека и его угол конусности выполнены уменьшающимися снизу вверх, а шаг витков шнека — увеличивающимся прямо пропорционально его углу конусности.

3, Якорь по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что диаметр открытого осевого канала выполнен увеличивающимся снизу вверх.

1472650

Составитель В.Борискина

Техред Л.Олийнык Корректор С.ЧеРни

Редактор А.Долинич

Заказ 1688/35 Тираж 514 Подписно е еВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина,101