Газопісочний сепаратор

Газопісочний сепаратор, що містить перфоровану насосно-компресорну трубу (НКТ), з розташованим в ній перфорованим патрубком, спорядженим фільтраційним матеріалом, який відрізняється тим, що додатково введено всмоктувальну трубку, розташовану всередині НКТ, сполучену із прийомом насоса, перфораційні отвори НКТ виконані більшого діаметра за отвори перфорованого патрубка, який додатково споряджений навитим на перфораційні отвори сітчастим фільтром, діаметр щілин сітки якого не більший за діаметр отворів перфорованого патрубка, до того ж у нижній частині НКТ виконана пісочна "кишеня", а у верхній - газовипускні отвори. Винахід належить до нафтогазовидобувної промисловості, а саме до газопісочних сепараторів, що встановлюються на прийомі насоса для захисту від надходження в нього піску та супутнього газу при експлуатації ускладнених свердловин. Видобуток нафти штанговими насосами у свердловинах з ускладненими умовами експлуатації практично неможливий без застосування спеціального захисного обладнання. Так, робота штангових насосів у свердловинах з піскопроявами, до яких належать свердловини з високим вмістом механічних домішок, призводить до заклинювання плунжера в циліндрі, забиванню піском клапанів, абразивному зносу пари тертя плунжер-циліндр, клапанів, а також до пробкоутворень, які необхідно часто промивати. Свердловини з піскопроявами мають високий газовий фактор, і для багатьох з них властиве періодичне фонтанування через насос. Одночасна дія кількох із вищенаведених ускладнень притаманна газопісочній свердловині, експлуатація якої насосами вимагає їх спеціального захисту. Відомий захист насосу від впливу вільного га зу, який здійснюють шляхом встановлення на його прийомі газового сепаратора, робота якого заснована на принципах гравітації та інерції, або їх поєднанні. На промислах застосовують газовий сепаратор із фільтром на вході, який складається із корпуса, фільтра, що встановлюється на вхідних отворах, всмоктувальної трубки (Пирвердян A.M. Защита скважинного насоса от газа и песка, - М.: Недра, 1986. - с.29-30). В сепараторі вище верхніх отворів фільтра утворюється газова шапка, газ якої по мірі накопичення виривається з корпусу через верхні ряди отворів і вигляді великих бульбашок і вільно вспливає по обсадній колоні. Проте розглянута конструкція не забезпечує високого ступеня сепарації газу для нафт високих значень в'язкості і при експлуатації ускладнених свердловин з піскопроявами, внаслідок недостатньої сепарації піску через надто великі перфораційні отвори, замулювання та залипання чарунок фільтру. Відомий пристрій для запобігання виносу піску із свердловини, що включає фільтраційний елемент, розташований всередині перфорованої експлуатаційної колони (Энциклопедия газовой про (19) UA (11) 91092 (13) (21) a200807646 (22) 04.06.2008 (24) 25.06.2010 (46) 25.06.2010, Бюл.№ 12, 2010 р. (72) КОПЕЙ БОГДАН ВОЛОДИМИРОВИЧ, КУЗЬМІН ОЛЕКСАНДР ОЛЕКСІЙОВИЧ, КОСТУР БОГДАН МИКОЛАЙОВИЧ (73) ІВАНО-ФРАНКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ НАФТИ І ГАЗУ (56) SU 883349, 23.11.1981. Бюл.№43 SU 286886, 19.11.1970. Бюл.№35 SU 235676, 24.01.1969. Бюл.№6 SU 1755863 A1, 23.08.1992. Бюл.№ 31 UA 17448 U, 15.09.2006. Бюл.№9, 2006 US 4737282, 12.04.1988 CN 2795441 Y, 12.07.2006 RO 122222, 27.02.2009 US 4074763, 21.02.1978 RU 2158358 C1, 27.10.2000 RU 49103 U1, 10.11.2005 RU 43304 U1, 10.01.2005 C2 1 3 мышленности, - М. АО «Твант» 1994). Даний пристрій має низький опір абразивному зносу свердловинного обладнання при виносі піску з вибою свердловини навіть при невеликих депресіях на пласт. До того ж пристрій не передбачає очищення газорідинної суміші, що надходить на подачу свердловинного насоса, від вільного газу, який створюючи газову подушку під плунжером, може призвести до фонтанування через насос. Відома компоновка пісочного сепаратора зворотної дії і звичайного однокорпусного газового сепаратора (послідовне з'єднання, яке одночасно забезпечує очищення як від піску так і від вільного газу (Пирвердян A.M. Защита скважинного насоса от газа и песка, - М.: Недра, 1986. - с.78-79). Газорідинна суміш спочатку надходить в газовий сепаратор, в якому відбувається відокремлення газу від рідини, далі по двох трубках, розташованих у порожнині сепаратора переходить в пісочний сепаратор зворотної дії, після чого пісок випадає в кишеню, а очищена рідина надходить в насос. Головним недоліком таких газопісочних сепараторів є те, що пісок накопичується в корпусі сепаратора і за короткий проміжок часу заповнює його, що призводить до припинення подачі насоса, тому таке поєднання у компоновці пісочних і газових сепараторів не є ефективним. Найбільш близьким до заявленого винаходу по сукупності ознак, відомий пристрій для запобігання піскопроявів свердловини, що включає перфоровану експлуатаційну колону (насоснокомпресорну трубу), з розташованим в ній перфорованим патрубком, спорядженим фільтраційним матеріалом (АС СРСР №883349 «Устройство для предотвращения пескования скважин»). Ефективність застосування цього пристрою низька через абразивний знос свердловинного обладнання при виносі піску з вибою, внаслідок недостатньої сепарації піску різної фракції. Швидке забивання фільтраційних отворів внаслідок, того, що не передбачено очищення від відсепарованого піску. До того ж конструкція не передбачає одночасне очищення газорідинної суміші, що поступає на прийом насоса від газу. В основу винаходу покладено задачу вдосконалення конструкції пісочного сепаратора шляхом введення нових елементів, які забезпечать ефективне очищення газорідинної суміші, що поступає на прийом насосу, одночасно як від піску різної фракції, так і від супутнього газу з різним діаметром бульбашок, що дозволить збільшити термін експлуатації насоса у свердловинах з ускладненими умовами експлуатації. Поставлена задача вирішується завдяки тому, що у газопісочний сепаратор, що включає перфоровану насосно-компресорну трубу (НКТ), з розташованим в ній перфорованим патрубком, спорядженим фільтраційним матеріалом, згідно з винаходом додатково введено всмоктувальну трубку розташовану всередині НКТ і сполучену із прийомом насоса, перфораційні отвори НКТ виконані більшого діаметра за отвори перфорованого патрубка, який до того ж додатково споряджений навитим на перфораційні отвори патрубка сітчас 91092 4 тим фільтром, із діаметром щілин не більше за отвори перфорованого патрубка, крім цього у нижній частині НКТ виконана пісочна «кишеня», а у верхній газовипускні отвори. Принцип дії запропонованого газопісочного сепаратора ґрунтується на поетапному гравітаційному розділенні продукції свердловини з одночасним її очищенням. Введення всмоктувальної трубки у конструкцію сепаратора забезпечує гідравлічний поворот газорідинної суміші знизу вгору, при цьому швидкість суміші зменшується і пісок випадає в пісочну «кишеню», а бульбашки газу піднімаються уверх через кільцевий простір. Додаткове спорядження перфорованого патрубка сітчастим фільтром із діаметром щілин сітки меншим за діаметр отворів перфорованого патрубка та отворів НКТ, забезпечує ступеневий відсів піску різного гранулометричного складу із різною фракцією та повну сепарацію супутнього газу із різним діаметром бульбашок. Винахід ілюструється кресленням, де на фіг. 1 зображена загальна схема газопісочного сепаратора; на фіг. 2 - вид А-А на фіг. 1. Газопісочний сепаратор складається з насосно-компресорної труби (НКТ) 1, у верхній частині якої виконані перфораційні отвори 2 діаметром 5мм. Всередині НКТ розташований перфорований патрубок 3, жорстко закріплений до НКТ, на перфораційні отвори якого нанесений сітчастий фільтр із корозійностійкого матеріалу з діаметром щілин сітки 0,4мм. У верхній частині патрубка 3 виконані газовипускні отвори 4 з діаметром 710мм. Всередині НКТ розташована всмоктувальна трубка 5, сполучена із прийомом насоса 6. Заглушена знизу НКТ 1 виконує функцію пісочної «кишені» 7. На фіг. 2 зображена опора 8 патрубка 3. Газопісочний сепаратор працює наступним чином. Продукція свердловини, що складається із суміші нафти з розчиненим в ній газом, вільного газу і води, рухається з вибою свердловини до прийому штангового насоса, проходячи перед цим через перфораційні отвори 2 насосно-компресорної труби (НКТ) 1, де відбувається часткове відокремлення крупних фракцій піску та бульбашок газу, діаметр яких більший за діаметр отворів 2. Далі суміш проходить через навитий на перфорований патрубок 3, встановлений на опорах 8, сітчастий фільтр і попадає у кільцевий простір між стінкою НКТ та всмоктувальною трубкою 5. Завдяки тому, що щілини у сітчастому фільтрі набагато менші за діаметр отворів 2 в НКТ, здійснюється наступна ступінь очищення від піску, мехдомішок та газу. При роботі штангового насоса, тобто при неусталеному режимі, швидкості будуть безперервно мінятися, внаслідок чого буде змінюватися в процесі всього ходу коефіцієнт сепарації. Впродовж ходу нагнітання насоса швидкість рідини в кільцевому просторі дорівнює нулю, що обумовлює більше спливання бульбашок газу угору в цьому просторі, а також випадання піску у пісочну кишеню 7. Саме при цьому полуциклі сепаратор здійснює свою функцію очищення. Відсепарована рідинаповернувши на кут 180°, надходить у 5 всмоктувальну трубку 5, де здійснюється кінцева ступінь очищення, і поступає на прийом насоса 6. Відсепаровані бульбашки газу, піднімаючись уверх по кільцевому простору сепаратора, ство 91092 6 рюють газову шапку, газ якої по мірі накопичення виходить з корпуса через газовипускні отвори 4. Цикл повторюється. 7 Комп’ютерна верстка А. Крулевський 91092 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601