Устройство ограничения расхода жидкой фазы скважинной жидкости

 

Техническое решение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при эксплуатации скважин. Устройство содержит корпус. В корпусе расположена сеть кольцевых каналов, соединенных между собой. На внутренней стороне каждого канала выполнены элементы уплотнения. Вход и выход канала расположены противоположно друг от друга. Каналы расположены один над другим. 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

Техническое решение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при эксплуатации скважин.

На данный момент в технологии добычи нефти или газа обычно применяют следующие устройства:

- ограничитель расхода газообразной среды;

- устройство для управления потоком жидкости, ограничивающее расход и жидкой и газообразной рабочих сред.

Данные устройства не позволяют ограничивать расход жидкой фазы.

Известна (SU, авторское свидетельство 1390346) конструкция скважинного сепаратора, содержащая корпус с размещенными в нем шнеком с отверстиями и газоотводной трубкой с обратным клапаном.

Недостатком известного скважинного сепаратора следует признать сложность изготовления и недостаточную сепарационную способность, так как в сепараторах такой конструкции не улавливаются пузырьки, поднимающиеся вдоль стенки корпуса и оказавшиеся гам в силу их радиального перемещения согласно эффекту Сегре-Зильберберга, либо в силу возможного наклона оси сепаратора при его использовании в искривленной скважине.

Известен также (SU, авторское свидетельство 138908) сепаратор, включающий узел из перегородки в виде воронок с отверстиями, совпадающими с осью симметрии сепаратора, и струеотбойных тарелок, установленных над воронками.

Недостатком данного сепаратора является сложность его изготовления и недостаточная сепарационная способность.

Известен (SU, авторское свидетельство 1308754) скважинный сепаратор, содержащий кожух, внутри которого размещена установка погружного электроцентробежного насоса, соединительную головку с патрубком для отвода жидкости, хвостовик (шламовую трубу), корпус с приемными отверстиями и газосборной камерой, сообщающейся с затрубным пространством, верхняя часть корпуса связана через соединительную головку с кожухом, а нижняя - с хвостовиком, и сепарирующий узел, установленный внутри корпуса. С целью повышения сепарирующей способности сепаратора он снабжен последовательно установленными под сепарирующим узлом делителем потока и стабилизатором, причем для сообщения затрубного пространства с полостью патрубка для отвода жидкости в верхней части делителя потока выполнена кольцевая полость, а нижняя часть его образует со стабилизатором кольцевой канал, сепарирующий узел выполнен в виде полого шнека с профилированной спиралью, внутри которого размещен патрубок для отвода жидкости, образующий с ним кольцевую полость, связанную с газосборной камерой.

Недостатком известного сепаратора следует признать наличие под сепарирующим узлом последовательно установленных делителя потока и стабилизатора, что обуславливает высокие гидродинамические сопротивления, негативно сказывающиеся на эффективной работе сепаратора. Также недостатком следует признать наличие не большого проходного сечения приемных отверстий для поступления в сепаратор скважинной жидкости, которое не позволяет подстраиваться под различные дебиты скважины в эксплуатационных условиях, а зачастую просто исключает равномерную откачку жидкости (в правильном гидравлическом режиме) с необходимым расходом.

Известен (RU, патент 212590) газовый сепаратор скважинного центробежного насоса, содержащий вал, корпус с всасывающими отверстиями, установленные в корпусе отводящее устройство с отверстиями для отвода жидкой и газообразной сред и разделителем в виде тонкостенного цилиндра, корпус шнека, внутри которого установлен шнек на валу сепаратора с некоторым радиальным зазором к корпусу шнека. На входной части разделителя установлен разделительный диск с радиальными зазорами к корпусу сепаратора и валу, с установленными на нем лопатками, такими, что образуемые между ними каналы переходят в отверстия для отвода жидкости, причем для каждой из лопаток внешний радиус разделительного диска на тыльной стороне канала больше, чем с его лицевой стороны, причем минимальный внешний диаметр разделительного диска больше диаметра выходного отверстия корпуса шнека.

Недостатком известного сепаратора следует признать невысокую сепарационную и пропускную способность сепаратора, а также недостаточное для промышленного применения качество разделения скважинкой жидкости.

Известен (RU, патент 2060381) газовый сепаратор, содержащий корпус и помещенные в нем перегородки в виде воронок, причем в корпусе установлены струеотбойные тарелки, помещенные над воронками и образующие с последними циркуляционные проточные каналы, а корпус выполнен в виде полого цилиндрического патрубка с боковыми отверстиями по высоте, сообщающими полость корпуса под воронками с внешним пространством, при этом воронки установлены над боковыми отверстиями и образуют острый угол со стенками корпуса со стороны боковых отверстий.

Недостатком известного сепаратора следует признать сложность его конструкции, приводящую к частым отказам из-за поломок и засорения твердыми частицами.

Указанный источник использован в качестве ближайшего аналога.

Технический результат, достигаемый при реализации разработанного устройства, состоит в ограничении расхода жидкой фазы скважинной жидкости.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать устройство ограничения расхода жидкой фазы скважинной жидкости разработанной конструкции. Устройство содержит корпус, причем в корпусе расположена сеть кольцевых каналов, соединенных между собой, на внутренней стороне каждого канала выполнены дросселирующие элементы, вход и выход канала расположены противоположно друг от друга, а каналы расположены один над другим.

Отличительной особенностью предлагаемого устройства является иной принцип работы (по сравнению с известными устройствами), основанный на запирании потока за счет вихреобразования на дросселирующих элементах и взаимного их влияния друг на друга. Предлагаемое устройство отличается тем, что дросселирование (падение давления) осуществляется постепенно и равномерно по всей длине устройства.

Каналы могут быть выполнены, в зависимости от условий эксплуатации устройства, прямоугольного, круглого, квадратного или другого сечения.

Корпус может быть выполнен в виде кругового цилиндра, овального цилиндра или в виде двух труб, расположенных соосно и скрепленных между собой, причем каналы расположен между трубами.

Выполнение разработанного устройства в виде двух соосно установленных труб, между которыми расположены каналы с дросселирующими элементами, является частным случаем выполнения разработанного устройства. Корпус может быть литым монолитным, в котором расположение каналов и дросселирующих элементов закладывается при создании модели корпуса. Возможен вариант изготовления разработанного устройства, когда оно выполнено в виде двух элементов- внутреннего, на поверхности которого механически выполнены проточки, повторяющие форму каналов, и внешнего, одетого на внутренний элемент без зазора.

Дросселирующие элементы установлены в канале с шагом, определяемым в зависимости от условий эксплуатации устройства.

В зависимости от условий эксплуатации дросселирующие элементы размешены как на одной стенке канала, так и на различных стенках канала.

Дросселирующий элемент может быть выполнен в виде выступа треугольной формы, выступа трапецевидной формы, выступа прямоугольной формы, выступа, имеющего в сечении окружность или часть окружности.

Кольцевые каналы соединены между собой дополнительными каналами (прорезями), расположенными преимущественно параллельно вертикальной оси устройства. Расстояние между кольцевыми каналами зависит от условий эксплуатации устройства, дополнительных каналов и дросселирующих элементов в одном кольцевом канале может быть несколько. В основном это количество зависит от диаметра устройства. Предпочтительно высота дросселирующего элемента в канале составляет от 50 до 90% ширины канала.

Вид устройства в варианте с использованием двух труб приведен на фиг.1 и фиг.2, при этом использованы следующие

обозначения: внешняя труба 1, внутреняя труба 2, кромки дроссельного устройства 3.

Разработанное устройство работает следующим образом.

Ограничитель расхода, предпочтительно, состоит из двух труб - внешней и внутренней, в зазоре между которыми расположена сеть кольцевых каналов с дросселирующими элементами, расположенными последовательно в лабиринтном порядке. Вход и выход соседних кольцевых каналов с дросселирующими элементами расположены диаметрально противоположно друг относительно друга. Каждый кольцевой канал является однотипным с симметричным расположением дросселирующих элементов относительно предыдущего канала. Дросселирующие элементы представляют собой треугольные выступы в кольцевом канале квадратного сечения. Каждый последующий выступ дросселирующего элемента расположен на противоположной стенке канала тракта рабочей среды.

Принцип работы данного устройства основан на вихреобразовании и изменении направления потока по ходу тракта рабочей среды. Попадая в кольцевой канал, поток сталкивается с препятствиями (дросселирующими элементами), что приводит к образованию вихревьих структур, взаимно влияющих друг на друга, данный эффект приводит к эффективному дросселированию жидкой фазы. При этом газовая среда проходит практически беспрепятственно за счет эффекта изотермического расширения газа.

Разработанное устройство имеет следующие преимущества:

- эффективность дросселирования выше до 10 раз в зависимости от конструкции устройства (количества кромок и их высоты);

- ограничение одной фазы, а не совместное ограничение всего двухфазного потока.

1. Устройство ограничения расхода жидкой фазы скважинной жидкости, содержащее корпус, отличающееся тем, что в корпусе расположена сеть кольцевых каналов, соединенных между собой, на внутренней стороне каждого канала выполнены дросселирующие элементы, вход и выход канала расположены противоположно друг от друга, а каналы расположены один над другим.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каналы выполнены прямоугольного, круглого, квадратного или другого сечения.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус выполнен в виде кругового цилиндра.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус выполнен в виде овального цилиндра.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус выполнен в виде двух труб, расположенных соосно и скрепленных между собой, причем рабочий канал расположен между трубами.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дросселирующие элементы установлены в канале с шагом, определяемым условиями эксплуатации устройства.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дросселирующие элементы размещены на одной стенке канала.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дросселирующие элементы размещены на различных стенках канала.

9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дросселирующий элемент выполнен в виде выступа треугольной формы, выступа трапециевидной формы, выступа прямоугольной формы, выступа, имеющего в сечении окружность или часть окружности.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к компактным микроэлектромеханичеким устройствам для измерения направления и скорости потока газа или жидкости, и может применяться, например, в системах анемометрии для определения направления и скорости ветра, а также в различных пневматических и гидравлических системах
Наверх