Свердловинний газовідділювач

ь Е21В 43/38 СВЕРДЛОВИННИЙ ГАЗОВІДДІЛЮВАЧ Винахід відноситься до нафтової промисловості і може застосовуватись при експлуатації нафтових свердловин штанговими глибинними насосами. Відомий пристрій для сепарації газу на прийомі штангового насоса, що містить всмоктуючий колектор з верхньою та нижньою ступінями, газовідвідною трубкою, завихрювач потоку, газозахисну к амеру з газовипуск ним каналом ( А.С. СРСР № 987080 Е 21В 43/34). Використання лопастної турбінки в якості завихрювача потоку знижує надійність пристрою. Відомий пристрій для сепарації газу на прийомі штангового насоса, що містить газозахисну і дегазаційну камери, підводячу і всмоктуючу труби, газовипускний клапан (А.С. СРСР № 1425306 Е 21В 43/38). Недоліком вказаної конструкції є рівність об'ємів рідини, потрапляючих в дегазаційну камеру при циклі всмоктування та циклі нагнітання . Оскільки тиск в дегазаційній камері при циклі всмоктування в 2-3 рази менше, ніж при циклі нагнітання, то і кількість газу, що виділяє ться із рідини при циклі всмоктування, буде в такій же пропорції перевищувати об'єм газу, який виділився при циклі нагнітання. Це означає, що при циклі нагнітання 2/3 газу, який міститься в рідині, не виділиться в дегазаційну камеру і потрапить до всмоктувальної труби, зменшуючи тим самим коефіцієнт наповнення насоса. Конструкція вказаного пристрою сприяє також накопиченню осідаючих мехдомішок в обох камерах, що приведе до зник нення циркуля ції рідини в газовідділювачі. Відновлення циркуляції в даному випадку можливе тільки після підйому погружного облад нання на поверхню. Вказ ана обстав ина зв ужує область з астосув ання розглядуваного пристрою. Недоліком газовідцілювач а є також непродуктивне використання площі кільцьового простору свердловини для сепарації вільного газу, зв'язане з ексце нтрич ним розміщенням підводячої труби. Утворена в результаті порожнина газозахисної камери не виконує корисної функції, разом з тим суттєво зменшуючи площу сепарації газу в затрубному кільцевому просторі. Крім того, недоліком газовідділювача є необхідність в перепаді тиску, направленому знизу вверх і створюючому силу, рівну вазі кульки в рідині. Інакше клапан не буде відкриватися і усунення газу з дегазаційної камери буде пе ріод ич но відбув атись через насос. В похилих сверд лов инах закрив ання газовипускного клапану буде ускладнене в зв'язку з тим , що вертикальна складова сили ваги кульки буде заважати його вертикальній посадці в сідлі клапана. Завданням даного винаходу є підвищення коефіцієнта сепарації свердловинного газовідділювача, розширення експлуатаційних можливостей і підвищення надійності його роботи за рахунок збільшення об'єму рідини, потрапляючої в дегазаційну камеру під час циклу всмоктування, покращення умов сепарації газу в затрубному просторі і запобігання накопичення мехдомішок в камерах газовідділювача. Сутність винаходу полягає в тому, що кулька газовипускного клапана виконана з матеріалу, густина якого дорівнює або менша густини свердловинної рідини, газозахисна камера встановлена ексцентрично по відношенню до дегазаційної камери і концентрично по відношенню до підводячої труби, всмоктувальна та підводяча труби заглушені знизу і мають в нижній частині вертикальні пази, які з'єднують порожнини названих труб з порожнинами камер газовідділювача, при цьому діаметр підводячої труби визначається з умови пропуску за цикл всмоктування об'єма рідини, рівного 7590% від об'єму рідини, що відкачується насосом за один такт, а діаметр газозахисної камери вибирається з умови рівності площ подаючої труби і кільцевого простору, утвореного лодаючою трубою і корпусом газозахисної камери. На ф іг. п о ка з ан а кон с тр укц ія с в е рд л овинн о го га зов І д д іл юв ач а , я ка м іс ти т ь газо за хисну каме р у І з канала ми 2 для проход у свердловинної р ідини , дегазац ійн у ка м е р у 3 з га з о ви п ус кн им кл а пан о м 4, з а гл уше н у з н и з у п ід в ід н у т р уб у 5 з верти кал ьними пазами 6 і за гл ушен у зни зу всм о кт ую ч у тр уб у 7 з вер ти кал ьними пазами 8. Газозахисна камера встановлена ексцентрично по відношенню до дегазаційної камери і концентрично відносно підвідної труби, Свердловинний газовідд ілювач працює таким чином. При русі плунжера вгору свердловинна рідина через канали 2 потрапляє в газозахисну камер у 1 і через пази 6 вхо дить в п ідвод яч у тр уб у 5 і дал і в де газац ійн у кам ер у 3, за м іщаю чи в н ій об'є м рідини, який надходить в насос через всмоктуючу трубу 7. Оскільки об'єм дегазаційної каме ри 3 пе реви щує об 'єм р ідини, що п отр апл яє за т а кт всм о кт ування , то тис к в камер і 3 знижується і в ідб увається розгаз ування. На початку такт у всмокт ування закривається газовипускний клапан 4 за рахунок притискання потоком рідини кульки клапана до посадочного сідла, а потім ущільнення його посадки направленим зверху вниз перепадом тиску між затрубним простором і дегазаційною камерою 3. При русі плунжера вниз рідина продовжує над ходити із газоза хисно ї ка мери І в дегазац ійн у камер у 3, стискаючи газ в ЇЇ верхн ій частині, поки тиск в дегазаційн ій камер і 3 не зрівняється з тиском в затрубному просторі. В момент рівності цих тисків починається витіснення газу через клапан 4 і до початку цикла всмоктування дегазаційна камера повністю заповнюється свердловинною рідиною. Газовипускний клапан 4 виготовляється з матеріалу, стійкого до дії вуглеводнів та інших агресивних компонентів свердловинної рідини в умовах пластових температур, який при цьому має густину рівну або меншу густини свердловинної рідини. Одним з можливих прикладів такого матеріалу являється поліпропілен, формула {-СН(СН^)СН2-}п , густина якого складає 850-920 Z ° кг/м а температура плавлення дорівнює 160-170 С при високій стійкості до дії агресивного середовища Такі характеристики матеріалу газовипускного клапану зможуть задовільнити практично весь діапазон властивостей свердловинних рідин в пластових умовах Розрахунок діаметру підвідної труби 5 визначається з формули Дарсі - Вейсбаха з врахуванням того, що цикл всмоктування в залежності від обводненості та газового фа ктор у свердловинної р ідини повинно пройти 15 - 90% об'єму р ідини, яку забирає насос: d nT де 5 /d 4 H SV =( 0,2 +0,22 )\ / _________ ХЬптр V Рі- Р2 (1 ) dn.T - діаметр підводячої труби; d н - діаметр плунжера насоса; S - довжина ходу плунжера; п- число качань; X - коефіцієнт гідравлічного тертя; р - густина свердловинної рідини; Рі - тиск н а виході в приймальну трубу; Рг - тиск в дегазаційній камері при всмоктуючому ході; Ьпт - довжина підвідної труби. Д іаме тр га зоза хисно ї каме ри залежить в ід дво х фа ктор ів . По-пер ше, в ін повинен бути мінімальним, щоб забезпечити максимальний коефіцієнт сепарації газу на режимі нульової подачі, як це виходить із залежності: T O =1- ( CWD 3 1 C.) де 2 . то - коефіцієнт сепарації на режимі нульової подачі; d i K -діаметр газозахисної камери ; D3K - діаметр експлуатаційної колони. (2) П о-д руге , площа кіль цев ог о прост ору , утв оре ног о корпус ом газ оза хис ної каме ри і підв ід ною т руб ою , пов инна б ут и д остат нь ою дл я подач і роз ра хунко в ог о об' єм у рід ини до в ход у в підв ід ну труб у , тобт о в ід пов ідат и ум ов і: FKn >F1TT. де (3) Fm - пл оща к іль цев ог о простору , утв оре ног о к орпус ом газоза хис ної ка мери і підв ід ною трубою; Fnr - площа прохід ного пере різу підв ід ної труби. В ир аз ( 2) м о ж на по дат и у в игл яд і: d 2 rK.-d 2 n.T.>d 2 n.T звідки (4) _ d™ >dn W2 (5) Одночасне виконання умов ( 2 ) і ( 5 ) стає можливим, якщо газоза хисна камера встановлен а е ксц ентрично по в ідно шенню д о де газ ац ійно ї ка мери . Тим с амим зб іль шується кори сна площа затрубного простору, де в ідб увається сепарація газ у, а значить і коефіцієнт сепарації газозахисної камери. Конструкція нижньої частини підвідної та всмоктувальної труб виключає можливість забивання газовідділювача мехдомішками, осідаючими з свердловинної рідини, так як р івень накопиченого осад у не зможе п іднятися ви ще нижньо ї кр ом ки вертикальни х пазів. Вс і м е хдо м ішки, що ос ід аю ть ви ще в ка зано го р івн я, б уд ут ь виноси тис ь наступною порцією рідини, яка всмоктується в насос. Таким чином, описана конструкція дозволяє збільшити об'єм виділюваного газу в дегазаційній камер і, зб іль шити кое фіц ієнт сепарації газоза хисної камери, ус унути можливість засмічення газовідділювача мехдомішками. Свердловинний газовідцілювач кз 7 8 гг 1і 6 5 D ФІГ. Єгер ДО. Мар'єнко В.П. Підвисоцький І.В.