Номер патента: 17399

Опубликовано: 28.12.2012

Автор: Хольте Сверре Томас

Есть еще 1 страница.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Газожидкостный сепаратор, содержащий трубчатый участок (23), имеющий кольцеобразную стенку (25), образующую входное отверстие (27) для газа и выходное отверстие (29) для газа на расстоянии по осевой линии от входного отверстия (27) для газа; центробежный сепаратор (37), расположенный коаксиально в трубчатом участке (23) по осевой линии между входным отверстием (27) для газа и выходным отверстием (29) для газа; трубу (33), расположенную снаружи трубчатого участка (23); и по меньшей мере один дренажный канал (47), проходящий через кольцеобразную стенку (25) трубчатого участка (23), примыкающий к зоне (41) выходного отверстия для газа центробежного сепаратора (37) и соединяющий собирающую жидкость внутреннюю поверхность (45) кольцеобразной стенки (25) в зоне (41) выходного отверстия для газа центробежного сепаратора (37) с внутренним объемом трубы (33); и всасывающее средство (51), имеющее по меньшей мере один всасывающий патрубок для создания разрежения в трубе (33) и направления отсасываемого газа из трубы (33) к выходному отверстию (29) для газа.

2. Газожидкостный сепаратор по п.1, в котором всасывающим средством является струйный насос (51), расположенный в трубчатом участке (23), приводимый в действие газом, проходящим в трубчатом участке (23), размещенный по осевой линии по меньшей мере между одним дренажным каналом (47) и выходным отверстием (29) для газа трубчатого участка (23) и имеющий по меньшей мере один всасывающий патрубок (57), соединенный с трубой (33) для создания разрежения в трубе (33) и отсасывания газа из трубы (33).

3. Газожидкостный сепаратор по п.1 или 2, в котором труба (33) содержит участок, проходящий вниз по меньшей мере от одного дренажного канала (47) для обеспечения слива отделенной жидкости под действием силы тяжести.

4. Газожидкостный сепаратор по одному из пп.1-3, в котором по меньшей мере один всасывающий патрубок струйного насоса (51) соединен с трубой (33) в месте, расположенном по меньшей мере над одним дренажным каналом (47).

5. Газожидкостный сепаратор по одному из пп.1-4, дополнительно содержащий по меньшей мере один дефлектор (65) внутри трубы (33) по осевой линии по меньшей мере между одним дренажным каналом (47) и по меньшей мере одним всасывающими патрубком всасывающего средства (51).

6. Газожидкостный сепаратор по одному из пп.1-5, в котором труба (33) является кольцевой трубой, расположенной радиально между кольцеобразной стенкой (25) и трубчатым кожухом (31), коаксиально окружающим кольцеобразную стенку (25) на радиальном расстоянии от нее.

7. Газожидкостный сепаратор по п.6, который содержит множество дренажных каналов (47), расположенных по меньшей мере в один ряд на расстоянии друг от друга по окружности кольцеобразной стенки (25).

8. Газожидкостный сепаратор по п.7, в котором дренажные каналы (47) расположены в множестве рядов и дренажные каналы (47) соседних рядов расположены в шахматном порядке по окружности относительно друг друга.

9. Газожидкостный сепаратор по одному из пп.6-8, в котором по меньшей мере один дренажный канал (47) является удлиненным каналом, продольная ось которого проходит поперек спиральной линии, образованной по меньшей мере одним спиральным дефлектором (63) центробежного сепаратора (37).

10. Газожидкостный сепаратор по одному из пп.1-9, в котором центробежный сепаратор (37) содержит по меньшей мере один спиральный дефлектор (63), установленный стационарно в трубчатом участке (23) с осью спирали, соосной с осевой линией трубчатого участка (23).

11. Газожидкостный сепаратор по п.10, в котором по меньшей мере один спиральный дефлектор (63) окружает центральное свободное пространство, проходящее через весь центробежный сепаратор (37) с доступом от входного отверстия (27) газа и выходного отверстия (29) газа трубчатого участка (23).

12. Газожидкостный сепаратор по п.11, в котором центробежный сепаратор (37) содержит множество спиральных дефлекторов (63), расположенных в шахматном порядке относительно друг друга в осевом направлении.

13. Система газовой скважины, содержащая эксплуатационную обсадную колонну (7), эксплуатационную насосно-компрессорную трубу (9) и расположенный в эксплуатационной насосно-компрессорной трубе (9) по меньшей мере один газожидкостный сепаратор (19) по одному из пп.1-12 для отделения воды, захватываемой газом, проходящим вверх по эксплуатационной насосно-компрессорной трубе (9), при этом трубчатый участок (23) газожидкостного сепаратора размещен на забое в эксплуатационной насосно-компрессорной трубе (9).

14. Система по п.13, в которой газожидкостный сепаратор (19) имеет размеры, обеспечивающие его перемещение в эксплуатационной насосно-компрессорной трубе (9) вдоль нее.

15. Система по п.13, в которой труба (33) размещена между эксплуатационной насосно-компрессорной трубой (9) и эксплуатационной обсадной колонной (7).

16. Система по п.15, в которой труба (33) проходит до уровня (5) поверхности вблизи газовой скважины и всасывающее средство (51') размещено на уровне (5) поверхности.

17. Система по одному из пп.13-15, в которой всасывающим средством является струйный насос (51), размещенный в трубчатом участке (23).

18. Система по одному из пп.13-17, в которой газожидкостный сепаратор (19) установлен на высоте (L), составляющей более 40 м над газовой продуктивной зоной (3) скважины предпочтительно вблизи клапана сброса давления скважины.

19. Система по одному из пп.13-18, которая содержит множество газожидкостных сепараторов (19, 19'), размещенных один за другим в эксплуатационной насосно-компрессорной трубе (9).

Рисунок 1

Текст

Смотреть все

Изобретение относится к газожидкостному сепаратору (19) для отделения свободной воды на забойной позиции газовой скважины, который содержит центробежный сепаратор (37) в трубчатом участке (23), образующем входное (27) и выходное (29) отверстия газа. Выше по потоку от центробежного сепаратора (37) трубчатый участок (23) оборудован множеством дренажных отверстий (47), через которые свободная вода, центрифугированная на трубчатый участок (23),входит в кольцевую трубу (33), обеспечивающую слив собранной воды под действием силы тяжести. Выше по потоку от дренажных отверстий (47) размещен струйный насос (51). Струйный насос (51) приводится в действие потоком газа для создания разрежения в трубе (33) и отсасывания обратно газа, вошедшего в трубу (33) через дренажные отверстия (47). Газожидкостный сепаратор(19) не имеет движущихся частей и исключает необходимость мониторинга или регулировки процесса разделения. Хольте Сверре Томас (NO) Медведев В.Н. (RU) 017399 Настоящее изобретение относится к газожидкостному сепаратору для отделения жидкости, конкретно воды, захваченной в поток газа. Изобретение дополнительно относится к конструкции системы труб газовой скважины, содержащей газожидкостный сепаратор. При добыче природного газа из газовой скважины газ часто захватывает свободную жидкость, например воду в форме капель. Обычно жидкость удаляют из газа на наземном оборудовании газовой скважины перед сжижением или транспортировкой газа. В области добычи нефти, в общем, известно отделение газа на забое скважины для улучшения темпа добычи. Из патента США 5431228 известен газожидкостный сепаратор. Сепаратор содержит, в общем, спиральную перегородку, обусловливающую вращение смеси жидкости и газа. Центробежные силы, таким образом, действующие на газожидкостный поток, обусловливают перемещение жидкости к радиальному внешнему участку пути потока, обеспечивая прохождение газа, в общем, через центральный участок. На выпускном конце сепаратора труба забирает газ на центральном участке пути потока и перемещает его в кольцевое пространство между эксплуатационной насосно-компрессорной трубой и эксплуатационной обсадной колонной, окружающей насосно-компрессорную трубу. Поток жидкости продолжает перемещаться вверх по эксплуатационной насосно-компрессорной трубе к наземному оборудованию скважины в обычном режиме. Газ, отделенный от жидкости, также проходит на поверхность. Аналогичные забойные газожидкостные сепараторы известны из патентов США 6036749 и 6755250. Скопление жидкости в продуктивной зоне газовой скважины может оказывать существенное воздействие на продуктивность скважины, поскольку жидкость должна создавать дополнительное противодавление на продуктивную зону. Для удаления такой жидкости и, таким образом, восстановления притока газа в патенте США 2005/0155769 А 1 предложена установка на забое в эксплуатационной насоснокомпрессорной трубе струйного насоса с приводом от газового потока, проходящего через эксплуатационную насосно-компрессорную трубу к наземному оборудованию скважины. Струйный насос выполнен по типу трубы Вентури и засасывает жидкость с забоя скважины через трубу райзера. Труба райзера выходит на струйный насос в распылительном сопле, диффундирующем жидкость в аэрозоль, закачиваемый в газовый поток, захватывающий жидкость и переносящий к наземному оборудованию скважины. Аналогичные конструкции со струйными насосами для использования в газовых или нефтяных скважинах описаны в патентах США 6250384 В 1 и 4171016, или публикации патентной заявки США 2004/0129428 А 1, или патента Великобритании 2422159 А. Целью настоящего изобретения является создание газожидкостного сепаратора для отделения свободной жидкости из потока газа без использования подвижных частей и с минимальной необходимостью мониторинга или регулирования процесса разделения или без нее. Согласно изобретению газожидкостный сепаратор содержит трубчатый участок, имеющий кольцеобразную стенку, образующую входное отверстие газа и выходное отверстие газа на расстоянии по оси от входного отверстия газа, центробежный сепаратор, расположенный коаксиально в трубчатом участке по осевой линии между входным отверстием газа и выходным отверстием газа, трубу, расположенную снаружи трубчатого участка, по меньшей мере один дренажный канал, проходящий через кольцеобразную стенку трубчатого участка, примыкающий к зоне выходного отверстия газа центробежного сепаратора и соединяющий собирающую жидкость внутреннюю поверхность кольцеобразной стенки в зоне выходного отверстия газа центробежного сепаратора с внутренним объемом короба, и всасывающее средство, имеющее по меньшей мере один всасывающий патрубок, соединенный с коробом для создания разрежения в трубе и отсасывания газа из короба. Центробежный сепаратор обеспечивает вращение или вихревое движение потока газа, проходящего через трубчатый участок, вокруг продольной оси трубчатого участка. Поскольку плотность капель жидкости выше плотности газа, капли поджимаются радиально наружу и собираются на внутренней поверхности кольцеобразной стенки, тогда как газ, проходящий через трубчатый участок, концентрируется в центральной области трубчатого участка. Жидкость, собранная на кольцеобразной стенке, проходит по меньшей мере через один дренажный канал в короб, в котором жидкость стекает, предпочтительно только под действием силы тяжести. Всасывающее средство создает разрежение, т.е. давление газа меньше давления газа в трубчатом участке в зоне выходного отверстия центробежного сепаратора. Разрежение обеспечивает эффективное прохождение жидкости по меньшей мере через один дренажный канал в короб с отсасыванием газа из трубы. В предпочтительном варианте осуществления всасывающим средством является струйный насос,также известный как эжектор по типу трубки Вентури. Струйный насос, который может иметь обычную конструкцию, расположен в трубчатом участке так, что приводится в действие газом, проходящим по трубчатому участку. Струйный насос размещен по осевой линии по меньшей мере между одним дренажным каналом и выходным отверстием газа трубчатого участка и имеет по меньшей мере свой один всасывающий патрубок, соединенный с коробом для создания разрежения в коробе и отсасывания газа из короба. Поскольку во время работы газожидкостного сепаратора не только жидкость выходит по меньшей мере через один дренажный канал короба, но также некоторая часть газа, даже если площадь сечения дренажного канала мала, струйный насос предотвращает потери газа с повторным входом данного-1 017399 газа в основной поток газа. Струйный насос может иметь обычную конструкцию. Ось струйного насоса может проходить в любом направлении между вертикальным и горизонтальным. Газожидкостный сепаратор имеет простую конструкцию и удаляет свободную жидкость из потока газа как с горизонтальным, так и вертикальным устройствами. Сепаратор не имеет движущихся частей и имеет малые габариты, как длину, так и диаметр. При эксплуатации создается только незначительный перепад давления газа между входным и выходным отверстиями газа, обычно в 0,1-0,2 бар (10-20 кПа). Благодаря конструкции газожидкостного сепаратора разрежение, создаваемое струйным насосом, должно быть уравновешено подбором размеров каналов дренажа жидкости и подбором размера всасывающего патрубка струйного насоса. Интенсивность подачи и всасывания струйного насоса можно легко адаптировать к расходу газа в трубчатом участке и расходу жидкости. Расход жидкости можно адаптировать подбором подходящих размеров центробежного сепаратора и дренажных каналов, связанных с ним. Испытания показали, что практически нет ограничений по давлению газа. Давление газа в трубчатом участке может находиться в диапазоне, например, от 20 до 80 бар (2000-8000 кПа). В отличие от известных газожидкостных сепараторов, сепаратор согласно изобретению менее зависим от изменений разницы плотности между газом и жидкостью. Трубчатый участок, струйный насос и центробежный сепаратор предпочтительно устанавливают с образованием единого блока. Струйный насос и центробежный сепаратор также могут являться отдельно размещенными конструктивными частями, соединенными друг с другом газовой трубой. Дополнительно,легко понять, что также можно использовать другое всасывающее средство вместо струйного насоса,например насос с приводом от двигателя. Предпочтительно труба содержит участок, проходящий вниз по меньшей мере от одного дренажного канала для обеспечения слива отделенной жидкости только под действием силы тяжести, в частности,если потоку газа, вышедшему по меньшей мере через один дренажный канал в трубу, обеспечено прохождение вверх, например, к наземному оборудованию газовой скважины. В предпочтительном варианте осуществления труба является кольцевой трубой, расположенной радиально между кольцеобразной стенкой и трубчатым кожухом, коаксиально окружающим кольцеобразную стенку на радиальном расстоянии от нее. Более предпочтительно создание множества дренажных каналов по меньшей мере в один ряд, с разносом дренажных каналов друг от друга в ряду по окружности кольцеобразной стенки. Для минимизирования площади, не покрытой дренажными каналами, создают несколько рядов, и дренажные каналы соседних рядов расположены в шахматном порядке относительно друг друга по окружности. Для дополнительного увеличения подачи собранной жидкости дренажные каналы предпочтительно выполняют в форме удлиненных каналов, в своем продольном направлении проходящих поперек спиральной линии, образованной по меньшей мере одним спиральным дефлектором центробежного сепаратора. Длина удлиненных каналов и наклон их продольного направления относительно спиральной линии выбирают в зависимости от перепада давления газа в коробе и давления на входном отверстии трубчатого участка. Центробежный сепаратор предпочтительно содержит по меньшей мере один стационарный спиральный дефлектор. Спиральный дефлектор может быть разрешен на участке вдоль спиральной линии,но предпочтительно является непрерывным дефлектором вдоль данной линии. Предпочтительно множество спиральных дефлекторов устанавливают со сдвигом в осевом направлении для усиления вихревого движения потока газа. Спиральные дефлекторы могут проходить от центра трубчатого участка вверх до его кольцеобразной стенки. В предпочтительном варианте осуществления по меньшей мере один спиральный дефлектор окружает центральное свободное пространство, проходящее через весь центробежный сепаратор и имеющее доступ от входного отверстия газа и выходного отверстия газа трубчатого участка. Это обеспечивает спуск инструментов и т.п., даже если газожидкостный сепаратор установлен в колонне насоснокомпрессорной трубы без демонтажа сепаратора из колонны. Газожидкостный сепаратор, описанный выше, в первую очередь, предназначен для использования в газовой скважине, в частности в газовой скважине, не производящей конденсат или производящей, по меньшей мере, предельные экономически обоснованные количества конденсата. Газожидкостный сепаратор можно использовать в других областях техники, где есть необходимость отделения свободной жидкости из потока газа под давлением. Жидкость может являться водой, подлежащей удалению для осушения потока газа, но может также являться другим видом жидкости. Во втором аспекте изобретение относится к конструкции системы труб газовой скважины, в частности конструкции системы труб газовой скважины, не производящей конденсат или производящей, по меньшей мере, предельные экономически обоснованные количества конденсата. Для создания защиты от свободной воды конструкция системы труб газовой скважины содержит эксплуатационную обсадную колонну, эксплуатационную насосно-компрессорную трубу, оборудованную в эксплуатационной обсадной колонне, и, по меньшей мере, трубчатый участок, центробежный сепаратор и по меньшей мере один дренажный канал, связанный с центробежным сепаратором по меньшей мере одного газожидкостного сепаратора, описанного выше и предназначенного для отделения воды, захватываемой газом, проходя-2 017399 щим вверх через эксплуатационную насосно-компрессорную трубу, при этом трубчатый участок размещен на забое в эксплуатационной насосно-компрессорной трубе. Воду можно прокачивать на уровень наземного оборудования скважины, но предпочтительно закачивать обратно вниз в водяной коллектор скважины. Воду можно закачивать обратно в отдельную часть скважины, например в пилотный ствол под газовую продуктивную зону, так что выходной патрубок воды газожидкостного сепаратора подлежит соединению через перепускной трубопровод с областью обратной закачки, но также возможна обратная закачка воды через перфорированный хвостовик, проходящий от эксплуатационной обсадной колонны вниз в продуктивную зону. Предпочтительно трубчатый участок газожидкостного сепаратора является конструктивной частью колонны эксплуатационных насосно-компрессорных труб для ограничения диаметра эксплуатационной насосно-компрессорной трубы, при этом труба размещается в кольцевом пространстве между эксплуатационной насосно-компрессорной трубой и эксплуатационной обсадной колонной. Для упрощения замены в другом предпочтительном варианте осуществления газожидкостный сепаратор можно выполнить с габаритами, обеспечивающими перемещение в эксплуатационной насосно-компрессорной трубе. Таким образом, газожидкостный сепаратор можно заменять без извлечения эксплуатационной насоснокомпрессорной трубы. Дополнительно, существующие газовые скважины можно оборудовать газожидкостным сепаратором согласно изобретению. По меньшей мере, трубчатый участок и центробежный сепаратор и по меньшей мере один дренажный канал, связанный с ними, создают на забое в конструкции насосно-компрессорной трубы. Всасывающее средство можно включать в состав забойного блока, но также оборудовать на уровне поверхности с использованием кольцевого пространства между эксплуатационным хвостовиком и эксплуатационной насосно-компрессорной трубой в качестве короба, через который газ, вышедший через дренажный канал или дренажные каналы, может проходить на уровень поверхности газовой скважины. Водоотделяющий участок газожидкостного сепаратора предпочтительно размещают на высоте более 20 м, например 40-50 м, над продуктивной зоной газовой скважины. Размещение газожидкостного сепаратора на высоте над продуктивной зоной должно обеспечивать высокое давление воды на глубине коллектора для обратной закачки. Предпочтительно газожидкостный сепаратор размещается вблизи клапана сброса давления газовой скважины, т.е. достаточно высоко в скважине для значительного увеличения давления воды для обратной закачки. В предпочтительном варианте осуществления множество газожидкостных сепараторов установлены один за другим в эксплуатационной насосно-компрессорной трубе для улучшения степени отделения воды. Газожидкостные сепараторы можно индивидуально приспосабливать к условиям давления и притока на позиции их установки в эксплуатационной насосно-компрессорной трубе. Предпочтительные варианты осуществления газожидкостного сепаратора и конструкции системы труб газовой скважины согласно изобретению описаны ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи. На чертежах изображено следующее. На фиг. 1 показан вид сечения конструкции системы труб газовой скважины с газожидкостным сепаратором. На фиг. 2 более подробно показан вид сечения газожидкостного сепаратора фиг. 1. На фиг. 3 показан вид сечения другого варианта осуществления конструкции системы труб газовой скважины. На фиг. 1 показана конструкция 1 системы труб газовой скважины в стволе, например в подводном стволе скважины, проходящей от газовой продуктивной зоны 3 до уровня 5 поверхности. Конструкция системы труб содержит обычную эксплуатационную обсадную колонну 7 и эксплуатационную насоснокомпрессорную трубу 9, проходящую в форме колонны от перфорированного эксплуатационного хвостовика 10 в продуктивной зоне 3 до оборудования 11 устья скважины над уровнем 5 поверхности. Эксплуатационный хвостовик 10 снабжен перфорационными каналами 13, обеспечивающими приток добываемого газа, и установлен на забойном конце эксплуатационной обсадной колонны 7 на подвеске 14. Под продуктивной зоной 3 расположен водяной коллектор 15. Эксплуатационная насосно-компрессорная труба 9 изолирована от эксплуатационной обсадной колонны 7 эксплуатационными пакерами 17. В варианте осуществления фиг. 1 газ добывают под естественным давлением. Дополнительно, считается, что газ не дает конденсата и, следовательно, не требует разделения конденсата и воды. Поток газа, идущий вверх, захватывает свободную воду в форме малых капель. Для отделения воды от потока газа газожидкостный сепаратор 19 установлен на забое в эксплуатационной насоснокомпрессорной трубе 9 на расстоянии L над продуктивной зоной 3. Газожидкостный сепаратор 19 отделяет, по меньшей мере частично, воду от потока газа и закачивает воду через трубу 21 возврата жидкости обратно в водяной коллектор 15 под продуктивной зоной 3. Труба 21 возврата жидкости расположена в кольцевом пространстве между эксплуатационной насосно-компрессорной трубой 9 и эксплуатационной обсадной колонной 7 и проходит через нижний эксплуатационный пакер 17 и перфорированный эксплуатационный хвостовик 10 в водный коллектор 5. Труба 21' возврата жидкости может также пересекать эксплуатационный хвостовик 10 для обратной закачки отделенной воды в отдельную часть скважины, например пилотный ствол (не показано), на глубине водяного коллектора 15.-3 017399 На фиг. 2 показаны компоненты газожидкостного сепаратора 19. Газожидкостный сепаратор 19 содержит трубчатый участок 23, кольцеобразная стенка 25 которого представляет в сечении окружность и образует входное отверстие 27 газа и выходное отверстие 29 газа на расстоянии по осевой линии над входным отверстием 27 газа. Трубчатый кожух 31, коаксиально окружающий кольцеобразную стенку 25,образует между ним и стенкой кольцевое пространство или трубу 33, закрытую по оси с обоих концов концевыми стенками 34 и имеющую на нижнем конце выходной патрубок 35 для соединения с трубой 21 возврата жидкости. Над входным отверстием 27 газа стенка 25 заключает в себе центробежный сепаратор 37, направляющий осевой поток газа, указанного стрелкой 39, на входном отверстии 27 газа в вихревой поток газа в зоне 41 выходного отверстия сепаратора 23, как указано стрелкой 43. В вихревом потоке газа капли свободной воды, захваченные в поток газа, центрифугируются к внутренней поверхности 45 стенки 25,при этом менее плотная газовая часть потока газа продолжает перемещаться вверх в центре зоны трубчатого участка 23. На небольшом расстоянии над зоной 41 выходного отверстия сепаратора 37 внутренняя поверхность 45 кольцеобразной стенки 25 снабжена множеством удлиненных щелей или каналов 47,проходящих сквозь стену 25 и образующих дренажные каналы, выводящие воду, перемещенную к внутренней поверхности 45 вращением потока газа, сквозь стенку 25 в кольцевой короб 33. Как указано стрелкой 49, собранная вода проходит через приблизительно вертикальный участок короба 33 вниз к выходному патрубку 35 под действием силы тяжести. На определенном расстоянии над каналом 47 в трубчатом участке 23 расположен эжектор по типу трубки Вентури или струйный насос 51. Струйный насос 51 имеет обычную конструкцию и содержит на входе сопловой участок 53, ускоряющий поток газа на участке 55 сужения, снабженном множеством патрубков 57 всасывания, разнесенных друг от друга по периметру окружности. Насос 51 имеет диффузор 59. Патрубки 57 всасывания открыты в трубу 33 для создания отрицательного давления (разрежения) в трубе 33 относительно давления в зоне 41 выходного отверстия сепаратора 37. Струйный насос 51, таким образом, всасывает газ, вошедший в трубу 33 через каналы 47, обратно в трубчатый участок 23 для транспотировки к оборудованию 11 устья скважины, как указано стрелкой 61. Поскольку струйный насос 51 повторно вводит газ, вышедший через каналы 47, потери газа являются низкими. Дополнительно,перепад давления газа между входным отверстием 27 газа и выходным отверстием 29 газа также является незначительным. Центробежный сепаратор 37 содержит два стационарных спиральных дефлектора, примыкающих к внутренней поверхности 45 кольцеобразной стенки 25. Дефлекторы 63 имеют радиальную ширину меньше внутреннего радиуса трубчатого участка 23, так что дефлекторы 63 проходят спиралью вокруг центрального свободного пространства, диаметр которого приблизительно равен внутреннему диаметру сужения 55 струйного насоса 51. Таким образом, сепаратор 19 имеет проходной канал, через который могут проходить инструменты и т.п., даже если сепаратор 19 установлен в эксплуатационной насоснокомпрессорной трубе 9. Шаг и ширина спиральных дефлекторов 63, а также осевое расстояние между каналами 47 и зоной 41 выходного отверстия приспособлены для обеспечения достижения свободной водой, захваченной в поток газа, внутренней поверхности 45 на позиции каналов 47. Каналы 47 расположены рядами по окружности на равных расстояниях друг от друга. Для эффективного сбора воды, поджатой к поверхности 45, каналы 47 соседних рядов расположены в шахматном порядке по окружности приблизительно на половину интервала между ними. Дополнительно, продольное направление удлиненных каналов 47 выполнено проходящим поперек спиральной линии, образованной спиральными дефлекторами 63. На фиг. 2 показано три ряда каналов 47. Конечно, число каналов 47 и рядов можно менять, поскольку, в принципе, достаточно только одного отверстия. В варианте осуществления фиг. 2 показаны два спиральных дефлектора 63, смещенных в осевом направлении друг от друга на половину их шага. Число спиральных дефлекторов 63 можно менять. В принципе, достаточно одного дефлектора. Хотя спиральный дефлектор 63 имеет постоянный шаг в осевом направлении, шаг можно также изменять в осевом направлении для приспособления шага к скорости потока газа и среднему направлению потока. В осевом направлении между областью каналов 47 и областью патрубков 57 всасывания оборудовано множество дефлекторов 65 на внешней поверхности кольцеобразной стенки 25. Дефлекторы 65 предотвращают просачивание воды, дренированной через отверстия 47 в трубе 33, вверх к отверстиям 57 всасывания. Газожидкостный сепаратор 19 образует конструктивный блок с центробежным сепаратором 37, насосом 51 закачки и трубчатым кожухом 31, неподвижно установленным на трубчатый участок 23. Трубчатый участок 23 и эксплуатационная насосно-компрессорная труба 9 имеют приблизительно одинаковый диаметр, тогда как внешний диаметр кожуха 31 меньше внутреннего диаметра эксплуатационной обсадной колонны 7. Дополнительно, газожидкостный сепаратор 19 образует конструктивную часть эксплуатационной насосно-компрессорной трубы 9 и входит внутрь эксплуатационной обсадной колонны 7,так что газожидкостный сепаратор 19 можно извлекать вместе с эксплуатационной насоснокомпрессорной трубой 9.-4 017399 Как показано на фиг. 1, множество газожидкостных сепараторов 19' можно расположить один за другим в эксплуатационной насосно-компрессорной трубе 9 для улучшения эффективности удаления воды. В варианте осуществления, показанном на фиг. 2, насос 51 закачки размещен вблизи центробежного сепаратора 23 и труба 33 заключена в трубчатом кожухе 31 с концевыми стенками 34. Данные компоненты не являются необходимыми, если кольцевое пространство между эксплуатационной обсадной колонной 7 и эксплуатационной насосно-компрессорной трубой 9, включающее в себя трубчатый участок 23, используют для образования трубы 33. Поскольку кольцевое пространство, образующее трубу, проходит до уровня 5 поверхности вблизи скважины, насос 51' также можно расположить на уровне 5 поверхности, как указано позицией на фиг. 1. Насос 51' имеет всасывающий патрубок, соединенный с кольцевым пространством между эксплуатационной обсадной колонной 7 и эксплуатационной насоснокомпрессорной трубой 9 для создания разрежения в кольцевом пространстве и отсасывания из него газа. Газ можно добавлять к добываемому газу на оборудовании 11 устья скважины. Если используют насос 51', расположенный на уровне поверхности, струйные насосы 51 не являются необходимыми. Насос 51' может быть связан с множеством газожидкостных сепараторов, расположенных вдоль эксплуатационной насосно-компрессорной трубы 9. На фиг. 3 показан другой вариант осуществления конструкции насосно-компрессорной трубы газовой скважины. Компоненты одинаковой конструкции и/или функций обозначены позициями ссылки,использованными на фиг. 1 и 2 с буквой "а", добавленной для распознавания. Ссылка выполнена на описание фиг. 1 и 2. Конструкция 1 а трубной системы газовой скважины в основном отличается от конструкции 1 внешними габаритами газожидкостного сепаратора 19 а, трубчатый кожух 31 а которого имеет внешний диаметр меньше внутреннего диаметра эксплуатационной насосно-компрессорной трубы 9. Таким образом, газожидкостный сепаратор 19 можно спускать и извлекать по эксплуатационной насоснокомпрессорной трубе без подъема или извлечения эксплуатационной насосно-компрессорной трубы 9. Труба 21 а возврата воды предпочтительно проходит вниз в водяной коллектор 15 а внутри эксплуатационной насосно-компрессорной трубы 9 и перфорированного эксплуатационного хвостовика 10 а. На фиг. 1 и 3 показаны вертикальные стволы скважин. Ствол скважины также может иметь отклонение от вертикального направления, поскольку воду можно дренировать под действием силы тяжести через кольцевую трубу и трубу возврата жидкости. В варианте осуществления фиг. 1 трубу 21 возврата жидкости также можно устанавливать внутри эксплуатационной насосно-компрессорной трубы 9. Хотя конструкция и работа газожидкостного сепаратора описаны для газовой скважины, ясно, что сепаратор можно также использовать для сепарирования других жидкостей, а не воды из потока газа и можно также использовать в других вариантах промышленного применения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Газожидкостный сепаратор, содержащий трубчатый участок (23), имеющий кольцеобразную стенку (25), образующую входное отверстие (27) для газа и выходное отверстие (29) для газа на расстоянии по осевой линии от входного отверстия (27) для газа; центробежный сепаратор (37), расположенный коаксиально в трубчатом участке (23) по осевой линии между входным отверстием (27) для газа и выходным отверстием (29) для газа; трубу (33), расположенную снаружи трубчатого участка (23); и по меньшей мере один дренажный канал (47), проходящий через кольцеобразную стенку (25) трубчатого участка (23), примыкающий к зоне (41) выходного отверстия для газа центробежного сепаратора (37) и соединяющий собирающую жидкость внутреннюю поверхность (45) кольцеобразной стенки (25) в зоне(41) выходного отверстия для газа центробежного сепаратора (37) с внутренним объемом трубы (33); и всасывающее средство (51), имеющее по меньшей мере один всасывающий патрубок (57) для создания разрежения в трубе (33) и направления отсасываемого газа из трубы (33) к выходному отверстию (29) для газа. 2. Газожидкостный сепаратор по п.1, в котором всасывающим средством является струйный насос(51), расположенный в трубчатом участке (23), приводимый в действие газом, проходящим в трубчатом участке (23), размещенный по осевой линии по меньшей мере между одним дренажным каналом (47) и выходным отверстием (29) для газа трубчатого участка (23) и имеющий по меньшей мере один всасывающий патрубок (57), соединенный с трубой (33) для создания разрежения в трубе (33) и отсасывания газа из трубы (33). 3. Газожидкостный сепаратор по п.1 или 2, в котором труба (33) содержит участок, проходящий вниз по меньшей мере от одного дренажного канала (47) для обеспечения слива отделенной жидкости под действием силы тяжести. 4. Газожидкостный сепаратор по одному из пп.1-3, в котором по меньшей мере один всасывающий патрубок (57) струйного насоса (51) соединен с трубой (33) в месте, расположенном по меньшей мере над одним дренажным каналом (47). 5. Газожидкостный сепаратор по одному из пп.1-4, дополнительно содержащий по меньшей мере-5 017399 один дефлектор (65) внутри трубы (33) по осевой линии по меньшей мере между одним дренажным каналом (47) и по меньшей мере одним всасывающими патрубком (57) всасывающего средства (51). 6. Газожидкостный сепаратор по одному из пп.1-5, в котором труба (33) является кольцевой трубой,расположенной радиально между кольцеобразной стенкой (25) и трубчатым кожухом (31), коаксиально окружающим кольцеобразную стенку (25) на радиальном расстоянии от нее. 7. Газожидкостный сепаратор по п.6, который содержит множество дренажных каналов (47), расположенных по меньшей мере в один ряд на расстоянии друг от друга по окружности кольцеобразной стенки (25). 8. Газожидкостный сепаратор по п.7, в котором дренажные каналы (47) расположены в множестве рядов и дренажные каналы (47) соседних рядов расположены в шахматном порядке по окружности относительно друг друга. 9. Газожидкостный сепаратор по одному из пп.6-8, в котором по меньшей мере один дренажный канал (47) является удлиненным каналом, продольная ось которого проходит поперек спиральной линии,образованной по меньшей мере одним спиральным дефлектором (63) центробежного сепаратора (37). 10. Газожидкостный сепаратор по одному из пп.1-9, в котором центробежный сепаратор (37) содержит по меньшей мере один спиральный дефлектор (63), установленный стационарно в трубчатом участке (23) с осью спирали, соосной с осевой линией трубчатого участка (23). 11. Газожидкостный сепаратор по п.10, в котором по меньшей мере один спиральный дефлектор(63) окружает центральное свободное пространство, проходящее через весь центробежный сепаратор(37) с доступом от входного отверстия (27) газа и выходного отверстия (29) газа трубчатого участка (23). 12. Газожидкостный сепаратор по п.11, в котором центробежный сепаратор (37) содержит множество спиральных дефлекторов (63), расположенных в шахматном порядке относительно друг друга в осевом направлении. 13. Система газовой скважины, содержащая эксплуатационную обсадную колонну (7), эксплуатационную насосно-компрессорную трубу (9) и расположенный в эксплуатационной насоснокомпрессорной трубе (9) по меньшей мере один газожидкостный сепаратор (19) по одному из пп.1-12 для отделения воды, захватываемой газом, проходящим вверх по эксплуатационной насосно-компрессорной трубе (9), при этом трубчатый участок (23) газожидкостного сепаратора размещен на забое в эксплуатационной насосно-компрессорной трубе (9). 14. Система по п.13, в которой газожидкостный сепаратор (19) имеет размеры, обеспечивающие его перемещение в эксплуатационной насосно-компрессорной трубе (9) вдоль нее. 15. Система по п.13, в которой труба (33) размещена между эксплуатационной насоснокомпрессорной трубой (9) и эксплуатационной обсадной колонной (7). 16. Система по п.15, в которой труба (33) проходит до уровня (5) поверхности вблизи газовой скважины и всасывающее средство (51') размещено на уровне (5) поверхности. 17. Система по одному из пп.13-15, в которой всасывающим средством является струйный насос(51), размещенный в трубчатом участке (23). 18. Система по одному из пп.13-17, в которой газожидкостный сепаратор (19) установлен на высоте(L), составляющей более 40 м над газовой продуктивной зоной (3) скважины предпочтительно вблизи клапана сброса давления скважины. 19. Система по одному из пп.13-18, которая содержит множество газожидкостных сепараторов (19,19'), размещенных один за другим в эксплуатационной насосно-компрессорной трубе (9).

МПК / Метки

МПК: E21B 43/12, E21B 43/38

Метки: газожидкостный, сепаратор

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/9-17399-gazozhidkostnyjj-separator.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Газожидкостный сепаратор</a>

Похожие патенты