устройство для сепарации газа и песка при добыче нефти

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЕПАРАЦИИ ГАЗА И ПЕСКА ПРИ ДОБЫЧЕ НЕФТИ, содержащее переводник с осевым каналом и узлом соединения с корпусом штангового насоса, имеющего плунженр, всасывающий и нагнетательный клапаны, фильтр в виде ленточной спиральной пружины с направляющей трубкой, установленной в полости фильтра с возможностью ограниченного осевого перемещения и соединенной одним концом жестко с ленточной спиральной пружиной, другой конец которой связан с переводником, отличающееся тем, что, с целью повышения фильтрующей способности устройства за счет обеспечения его периодической очистки от механических примесей, оно снабжено дополнительным полым плунжером с седлом и обратным клапаном, переводник выполнен с радиальным отверстием, а обратный клапан размещен в радиальном отверстии переводника, при этом полый плунжер с седлом образуют с переводником полость, гидравлически связанную с полостью фильтра и через обратный клапан с полостью скважины.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к устройствам, обеспечивающим глубоконасосную эксплуатацию нефтяных скважин при одновременной сепарации газа и песка при добыче нефти.

Целью изобретения является повышение фильтрующей способности газопесочного сепаратора путем обеспечения его периодической очистки от механических примесей.

На фиг.1-3 представлена в разрезе конструкция скважинного газопесочного сепаратора, соединенного со штанговым насосом.

Сепаратор содержит переводник 1, связанный верхним концом с корпусом 2 штангового насоса, внутри которого установлен полый плунжер 3 с нагнетательным клапаном 4. На нижнем конце переводника 1 жестко закреплен наконечник 5 с держателем 6 фильтра 7, выполненного в виде ленточной спиральной пружины. В переводнике 1 установлен полый плунжер 8 с седлом 9 и всасывающим клапаном 10. Нижний конец фильтра 7 перекрыт спецгайкой 11. Асимметрично внутри фильтра 7 установлена направляющая трубка 12, жестко соединенная нижним концом со спецгайкой 11, верхний конец которой образует подвижное соединение с переводником 1. Ход направляющей трубки 12 в переводнике 1 ограничен снизу гайкой 13, установленной в наконечнике 5. Осевой канал "а" направляющей трубки 12 гидравлически связан радиальным отверстием "б", выполненным на ее нижнем конце, с внутренней полостью фильтра 7. Полость переводника 1 под полым плунжером 3 гидравлически связана с осевым каналом "а" направляющей трубки 12 и через обратный клапан 14 с полостью скважины. С внешней стороны фильтр 7 защищен перфорированным патрубком 15, связанным с держателем 6.

Скважинный газопесочный сепаратор работает совместно с глубинным штанговым насосом.

При перемещении полого плунжера 3 вниз происходит открытие нагнетательного клапана 4 и закрытие всасывающего клапана 10. Пластовая жидкость под избыточным давлением поступает из полости "в" под полым плунжером 8 подается в осевой канал "а" направляющей трубки 12 и через радиальное отверстие "б" во внутреннюю полость фильтра 7. Направляющая трубка 12 перемещается в переводнике 1 вниз до упора в гайку 13, выдавливая жидкость в полость фильтра 7. Одновременно при перемещении направляющей трубки 12 в результате взаимодействия ее с нижним концом ленточной спиральной пружины фильтра 7 происходит раскрытие фильтрующих щелей и механические частицы, имеющиеся во внутренней полости фильтра 7, потоком пластовой жидкости выносятся в полость скважины.

В случае создания повышенного давления в полости фильтра 7, опасного для его целостности, происходит открытие обратного клапана 14 и часть жидкости сбрасывается в полость скважины, минуя внутреннюю полость фильтра 7. При подходе полого плунжера 8 к крайнему нижнему положению он входит в торцовый контакт c направляющей трубкой 12, которая в этот момент опирается на гайку 13.

При изменении направления движения плунжера 3 штангового насоса на противоположное нагнетательный клапан 4 закрывается, а всасывающий клапан 10 открывается. За счет гидравлического сопротивления на всасывающем клапане 10 и упругих свойств ленточной спиральной пружины фильтра 7 происходит перемещение вверх полого плунжера 8 и направляющей трубки 12, тем самым осуществляется смыкание фильтрующей щели до рабочего размера.

Поток жидкости, содержащей частицы песка и пузырьки газа, проходит через отверстия в перфорированном патрубке 15 и поступает к наружной поверхности фильтра 7. Пузырьки газа проскальзывают относительно его наружной поверхности и отводятся в полость скважины. Частицы песка задерживаются на поверхности фильтра 7 и оседают на забой. Часть мелких частиц проникает и внутрь фильтра 7 и из-за изменения направления движения потока на противоположное оседают в нижней части под радиальным отверстием "б". Очищенный поток пластовой жидкости из полости фильтра 7 поступает в осевой канал "а" направляющей трубки 12 и далее через всасывающий клапан подается в полый плунжер 8 и далее в корпус 1 насоса.

При подходе полого плунжера 3 насоса к крайнему верхнему положению и изменению направления движения на противоположное происходит закрытие всасывающего клапана 10 и открытие нагнетательного клапана 4 с повторением цикла.

В процессе работы штангового насоса происходит постоянное принудительное возвратно-поступательное перемещение витков спиральной пружины фильтра 7 с раскрытием фильтрующей щели на определенный размер и промывкой внутренней полости фильтра 7 от механических частиц, обратным потоком пластовой жидкости, подаваемой из полости "в" за счет движения полого плунжера 8 вниз. Постоянное принудительное перемещение спиральных витков фильтра 7 препятствует кольматации, что увеличивает срок службы скважинного газопесочного сепаратора и штангового насоса.

Возвратно-поступательное перемещение всасывающего клапана 10 совместно с полым плунжером 8 смягчают режим работы наметательного клапана 4, что также увеличивает срок службы насоса.