Газовый якорь

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИ)РЕСПУБЛИК О 9) (11) 21 В 43 34 г" чРР.11 АВТСРСК ВИДЕТЕЛЬСТВ з СССР981,СР976 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР(71) Казахский политехнический институт им. В.И.Ленина(57) Изобретение относится к нефтегазодобывающей пром-сти и предназначено для эксплуатации глубинно-насосных скважин с большим содержанием газа. Цель изобретения в . повышение эффективности газосепарации при одновременном снижении материалоемкости а 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. Н)пкние витки 11 3 образуют открытый осевой канал 8, а верхний виток - воронку 9, которая выполнена в виде усеченного конуса. Верхнее меньшее72650 Й2 В, Чпа)Р 2 К (Рн-)й2 . 2й:( 1) Б .: БЯ (1)184 Рж 99 9 ф 1 4 основание воронки 9 .связано с газо- выпускной 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 виткиВыпал" нение ячеек 10 Ш 3 и его угла конусности уменьшающимися снизу вверх, а шага витков Ш 3 увеличивающимся 1Изобретение относится к технике .и технологии добычи нефти, в,частности к эксплуатации глубинно-насосных скважин, осложненнЫХ газопроявлениями как свободного, так и растворенного газа в воде и нефти.Цель изобретения - повышение сепарационной способности при одновременном снижении материалоеьщости.На Фиг. 1 изображен газовый якорь, продольный разрез; на фиг.2 - схема сетчатого шнека,с воронкой в виде усеченного конуса.Газ овыи якорь фиг 4 1 ) состоит иэ двухступенчатого корпуса 1 с приемными отверстиями 2 в нижней части. В корпусе размещен сетчатый шнек 3, выполненный из гидрофнльного материя.ла. Нижние витки шнека 3 плотно прилегают к стенкам нижней ступени 4 корпуса 1, В верхней ступени 5 корпуса 1, имеющей больний 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 которога связано с газовыпускной трубкой. 6.Размеры ячеек 10 шнека 3 и его угол 11 конусности могут быть выполгде е - ускорение силы тяжести .й - диаметр-, .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 вороной, 9,и., перепускаются через обратный клапанв трубку 6, 2 э.п.ф-лы, 2 ил. 2нены уменьшающилися. 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 жидкостьс.с пузырьками спонтанного газа и растворенным в ней газом поступает через впускные отверстия 2 (на Фиг,1 показанострелками) на спиральные витки сетчатого шнека 3. Крупные рузыри газа, поступающие вместе с жидкостью в нижнюю ступень 5 корпуса.через отверстия 2 вместе улавливаются гид рофильными ячейками 10 на, первых же витках .сетчатого шнека, 3, По на,- клоку угла. 11 конусности пузыри продвигаются к осевой .части шнека в открытый канал 8, благодаря которому собирающийся, газ .вытесняется. под воронку 9 и дадее через клапан 7 выб расывается в. гаэовыпускхуш. трубку 6, цвижение жидкости. после закрьгмя всасывающего клапана, штангового насоса прекращается и скорость подъема пузырьков апределяетая по формуле Стокса 4 - кинематическая вязкост,ь,вйдкости;- плот 1 гость пУзыРька; Р,н -плотность жидкости; ш - динамичес;кая вязкость жидкости.1Отсюда видно, что скорость подъема пузырька газа в жидкости в квадратич 5 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) 2 Ссоэ 9РюВ, ф(2) 20 гце С - поверхностное натяжение жидкости; 6 - угол смачивания жидкостью стенок ячейки; К - 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 3Инерция напора всасываемой жидкости при обратном ходе насоса открывает обратный клапан 7 и выкидывает газ через газовыпускную трубку 6 бла годаря большой разнице плотностей газовой и жидкой фаз. В осложненных случаях выпадения солей и парафина из пластовой жидкости происходитзакупорка ячеек сетчатого шнека, чтопозволит перейти на работу якоря врежиме прототипа, где установленшнек с непроницаемыми поверхностямивитков.Формула из обретения1. 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 й с.я. тем:, что, с целью повышения сепарационной способности при одновременном 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 гаэовы 1 тускно 9 трубкой.2. Якорь по п.1, о т л и ч а ю - щ и й с я 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, Якорьпоп.1, о тличающ и й с я тем, что диаметр открытого осевого канала выполнен увеличивающимся снизу вверх.Тираж 514 ственного комитета по 113035, Москва, Жа НТ ССС Го оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужг