Газовый якорь
Полезная модель может быть использована при эксплуатации штанговых глубинных насосов для подъема жидкости из скважин. Цель полезной модели - упрощение конструкции и повышение эффективности работы газового якоря. Суть полезной модели в том, что полость якоря снабжена глухой перегородкой, установленной выше разобщающего устройства, а в приемной части якоря выполнена перфорация ниже разобщающего устройства, причем в сепарирующей части якоря перфорация выполнена ниже глухой перегородки. 1 п.ф-лы, 1 илл.
Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к эксплуатации штанговых глубинных насосов для подъема жидкости из скважин.
Известен газовый якорь для глубинного насоса по а.с. 226530., выполненный в виде размещенного в корпусе шнека, верхняя часть которого входит в газовыпускную трубку с обратным клапаном. В нем под действием центробежной силы жидкая фаза газожидкостной смеси перемещается к стенке корпуса якоря, а газовые пузырьки - к боковой поверхности оси шнека.
Недостаток - узкий диапазон эффективной работы. Это вызвано тем, что при малых расходах газожидкостной смеси центробежная сила оказывается недостаточной для эффективного отделения газа.
Другой недостаток указанного газового якоря - низкая надежность работы обратного клапана, особенно при содержании в продукции механических примесей.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому газовому якорю является газозащитное устройство по а.с. 463778, в котором для уменьшения вредного влияния газа насос оборудован перфорированным патрубком, снабжен пакером и установлен под насосом с зазором.
Недостаток - сложность конструкции. Установить в скважине перфорированный патрубок с пакером и с зазором под приемом насоса - трудоемкая и затратная операция подземного ремонта.
Другой недостаток данной конструкции - сравнительно низкий коэффициент сепарации газа у приема насоса.
Целью предлагаемой полезной модели является упрощение конструкции и повышение эффективности работы газового якоря.
Поставленная цель достигается тем, что полость якоря снабжена глухой перегородкой, установленной выше разобщающего устройства, а в приемной части якоря выполнена перфорация ниже разобщающего устройства на расстоянии В, определяемом уравнением
где:dn - диаметр плунжера насоса;
S - длина хода станка-качалки;
D - внутренний диаметр обсадной колонны;
d - диаметр корпуса газового якоря;
причем в сепарирующей части якоря перфорация выполнена ниже глухой перегородки на расстоянии b, определяемом уравнением
На фиг. приведен общий вид газового якоря..
Выполнение в приемной части якоря перфорации ниже разобщающего устройства на расстоянии В способствует тому, что в затрубном пространстве скважины под разобщающим устройством скапливается газ (газовая шапка). При работе глубинного насоса в результате микроколебаний давления газ из газовой шапки периодически в виде крупных пузырей через перфорацию поступает в полость якоря. При этом крупные пузыри, всплывая внутри якоря, поглощают мелкие пузырьки (явление ортокинетической флокуляции), в результате чего улучшаются условия сепарации газа от жидкой фазы.
Такое же явление повторяется под глухой перегородкой внутри сепарирующей части якоря на расстоянии b от перфорации.
Таким образом в результате двукратного процесса укрупнения основное количество пузырьков приобретает достаточную скорость всплывания и минуя прием насоса, уходят в затрубное пространство скважины
Газовый якорь работает следующим образом:
При работе глубинного насоса газожидкостная смесь (ГЖС) поступает к открытому концу газового якоря (линии тока ГЖС на рисунке показаны сплошными стрелками). Затем через перфорацию в корпусе якоря она выходит в надпакерное пространство и далее через перфорацию выше перегородки поступает к приему насоса. В процессе этого движения линии тока дважды меняют направление. В результате искривления линий тока газовая фаза ГЖС (за исключением наиболее мелких пузырьков) за счет архимедовой силы
минует прием насоса и уходит в затрубное пространство скважины (траектория газовых пузырьков показана пунктирными стрелками). Повышению коэффициента сепарации якоря способствует барботаж ГЖС укрупненными пузырьками газа из газовых шапок высотой В и b. (см. рисунок).
Предлагаемый газовый якорь имеет следующие преимущества перед аналогами:
Глухая перегородка в корпусе якоря в совокупности с выполнной на определенном расстоянии перфорацией способствует образованию газовых шапок, которые способствуют укрупнению газовых пузырьков.
В приемной части якоря выполнена перфорация ниже разобщающего устройства на расстоянии В, определяемом уравнением
где: dn- диаметр плунжера насоса;
S - длина хода станка-качалки;
D - внутренний диаметр обсадной колонны;
d - диаметр корпуса газового якоря.
Такое конструктивное оформление позволяет использовать эффект ортокинетической флокуляции для повышения сепарирующей способности якоря. Расположение перфорации на расстоянии В, определяемом указанной формулой, оптимизирует линейные размеры якоря в зависимости от производительности глубинного насоса. Отклонение размеров якоря от определяемых по формуле в большую сторону повышает его металлоемкость, в меньшую - снижает эффективность сепарации.
Указанное положение справедливо и для размера b, определяемом уравнением
.
Таким образом, предлагаемый газовый якорь обладает повышенной сепарационной способностью за счет создания условий для укрупнения газовой фазы добываемой смеси, оптимизирован по линейным размерам в зависимости от производительности глубинного насоса.
Газовый якорь для глубинного насоса, содержащий присоединенный к приему насоса корпус с перфорацией для входа и выхода газожидкостной смеси, разобщающее устройство, разделяющее якорь на приемную и сепарирующую части, отличающийся тем, что полость якоря снабжена глухой перегородкой, установленной выше разобщающего устройства, а в приемной части якоря выполнена перфорация ниже разобщающего устройства на расстоянии В, определяемом уравнением
,
где dn - диаметр плунжера насоса;
S - длина хода станка-качалки;
D - внутренний диаметр обсадной колонны;
d - диаметр корпуса газового якоря;
причем в сепарирующей части якоря перфорация выполнена ниже глухой перегородки на расстоянии b, определяемом уравнением
