МНОГОСТУПЕНЧАТЫЙ ШТУЦЕР Российский патент 1994 года по МПК E21B43/12 

Изобретение относится к промышленности нефтедобычи методом внутрипластового влажного горения (ВВГ), а именно к устройствам, дросселирующим поток нефти, газа, воздуха и воды, предназначенным для ликвидации прорыва воздуха в фонтанирующих скважинах, возникающего в процессе воздействия на пласт закачиваемым воздухом в нагнетательные реагирующие скважины для поддержания внутрипластового движущего очага горения, для вытеснения пластовых флюидов, с целью поддержания пластового давления.

Известен регулирующий штуцер, включающий входной и выходной диски с каналами, между которыми установлен штуцирующий диск с каналами, образующий с входным и выходным дисками камеры для прохода жидкости, штуцирующий диск выполнен с возможностью вращения относительно оси штуцера, а каналы входного и выходного дисков смещены относительно нее.

Однако известный штуцер, во-первых, из-за очень малого количества его ступеней - всего три - не обеспечивает надежный режим работы фонтанирующих скважин при прорыве воздуха, сопровождающийся высоким буферным давлением, равным 4,0-5,0 МПа; во-вторых, не может работать в среде с механическими примесями; в-третьих, конструкция устройства очень сложная в изготовлении.

Известен также многоступенчатый штуцер, включающий полый корпус с осевыми каналами на заглушенных торцах, установленные в полости корпуса последовательно по высоте штуцерные втулки со штуцирующими каналами, образующие между собой рабочие камеры, сообщающиеся штуцирующими каналами между собой и с осевыми каналами торцов корпуса [1] .

Однако известный многоступенчатый штуцер, установленный в полости корпуса испытателя пласта, не позволяет: во-первых, регулировать режим работы скважины при прорыве воздуха из пласта, сопровождающийся высоким буферным давлением, равным 4,0-5,0 МПа, близким к пластовому давлению, поддерживаемому закачиваемым воздухом в реагирующих скважинах; во-вторых, работать в среде с механическими примесями; в-третьих, конструкция устройства не способствует проведению планово-профилактических работ.

Образование прорыва воздуха в ряде добывающих скважин происходит в результате прохождения большого количества воздуха из движущего фронта горения в ряды добывающих скважин в виде воздушного языка или канала, так называемым воздушным коридором в связи с большой проницаемостью пласта в зоне указанного коридора. Практикой установлено, что в данном случае замена штуцера на штуцер меньшего размера - диаметром до 2-х мм - не дает желаемых результатов. Причем прорывавшийся воздух на устье сопровождается часто выносом механических примесей.

Целью изобретения является ликвидация прорыва воздуха с большим расходом потока воздуха с механическими примесями и примесями нефти и газа, воды при образовании канала (язык) воздушного коридора, в результате прорвавшегося большого количества потока воздуха с большими скоростями в пласте из движущего фронта горения к фонтанирующей скважине.

В этом случае на устье дебит в ряде скважин при непрерывном ее фонтанировании приближается или достигается скорости постоянного притока воздуха из пласта - из канала воздушного коридора - так называемым прорывом воздуха. Кроме того, целью изобретения является уменьшение износа внутренней поверхности трубы и стенки колпака штуцерного узла после штуцера.

Достигается это тем, что предлагаемый штуцер выполнен в виде многоступенчатого штуцера, напоминающего собой последовательно соединенные цилиндрические насадки, причем гидравлически связанные между собой через рабочие камеры для многоступенчатого расширения потока, с целью обеспечения возможности изменения длины насадки, т. е. штуцирующего канала, без изменения длины штуцера (насадки) за счет изменения расположения штуцирующих каналов друг относительно друга. Для чего увеличиваются площади поперечного сечения каждой рабочей камеры для увеличения потери напора и уменьшения скорости и количества потока воздушной смеси на выходе каждого штуцера. Также для регулирования режима работы скважины каждые штуцеры имеют специальные пазовые отверстия и устанавливающиеся к ним стержень-фиксатор для фиксации проходного штуцирующего отверстия относительно друг от друга путем установки расположения отверстий штуцеров в ступенчато-пилообразной, линейной и спиралеобразной форме дросселирования и позволяющие установить диаметры проходного отверстия штуцеров с последовательностью по возрастающей, убывающей одинаковыми и с разными размерами дросселирования. При этом боковые поверхности рабочих камер образованы выполненными по периферии верхних и нижних торцов каждой насадки (пластины) хвостовиками в виде втулок, телескопически размещенных относительно хвостовиков соседних насадок (пластин), а стержни размещаются в рабочих камерах и торцы их устанавливаются в пазовых отверстиях насадки с хвостовиками в виде втулок.

Таким образом, увеличение сопротивления воздушному потоку многократным штуцированием через рабочие камеры непосредственно на устье приводит к снижению дебита (количества воздушной смеси) скважины, при этом создается высокое буферное давление. Это в свою очередь способствует снижению рабочего потенциала прорвавшего воздуха из пласта - из канала воздушного коридора - и последующий его ликвидации в результате уменьшения скорости воздушно-нефтегазового потока (смеси) в самом пласте, т. е. воздушного коридора, и насыщению воздуха с пластовым флюидом в результате взаимодействия с нефтью путем повышения окислительного процесса при более высоких пластовых давлениях, а также направлению движения (миграции) воздушного потока к другим соседним скважинам с низким забойным давлением (добывающим). В итоге все эти факторы приводят к разрушению движения воздушного потока по каналам воздушного коридора в фонтанирующую скважину из-за повышения буферного и соответственно забойного давления, т. е. к ликвидации прорыва воздуха в устье фонтанирующих скважин.

На фиг. 1 показан многоступенчатый штуцер, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 и 5 - общие виды многоступенчатого штуцера при установке на устье скважины к штуцерному узлу.

Многоступенчатый штуцер собран внутри корпуса 6, где с помощью резьбовой заглушки 1 установлены штуцеры 10, между которыми образуются рабочие камеры 8. В корпусе 6 устройства устанавливаются первый штуцер 10 со сварочным швом 11, затем остальные штуцеры с уплотнителями 5 и навинчивается резьбовая заглушка 1, имеющая проходные кольцевые и центральные отверстия 3. Для установки к штуцерному узлу устройство на верхней части имеет резьбу 12. С помощью которой присоединяется к колодке 15 штуцерного узла со специальным ключом при помощи выступа 2, расположенного на нижних торцах (частях) корпуса 6. Штуцерный узел состоит из колпака 13, навинчивающегося резьбовым соединением к корпусу 14, и колодки 15 с резьбовым отверстием. Каждые штуцеры 10 имеют стержень-фиксатор 7 и устанавливающие к нему пазовые отверстия 4 для фиксации проходного штуцирующего отверстия 9. С помощью специальных пазовых отверстий 4 и стержня-фиксатора 7 штуцеры позволяют регулировать режим работы скважины путем установки расположения отверстие 9 штуцеров в пилообразной, линейной спиралеобразной форме дросселирования, а также позволяют установить диаметры проходного отверстия 9, штуцеров с последовательностью возрастающими, убывающими, одинаковыми и разными размерами дросселирования. Количество штуцеров определяется в зависимости от характера прорыва воздуха, буферного, забойного давления и давления нагнетания воздуха в реагирующих скважинах.

Конструкция устройства очень проста в изготовлении. Использование таких штуцеров позволяет эффективно эксплуатировать фонтанирующий фонд скважин, не нарушая их заданный технологический режим.

Кроме того, расположение кольцевого и центрального отверстий 3 на резьбовой заглушке 1 предотвращает износ внутренней поверхности трубы и стенки колпака 13 штуцерного узла и служит для предупреждения загрязнения окружающей среды от выброса нефтегазовоздушной смеси, т. к. эти отверстия смещены относительно оси отверстия 9 предыдущего штуцера.

Предлагаемое устройство позволяет использовать его при эксплуатации газовых и газоконденсатных скважин и в других целях для дросселирования потока жидкости в разных фазовых соотношениях.

Многоступенчатый штуцер относится к устройствам нефтедобывающей промышленности для дросселирования потока нефти газа, воздуха и воды. Для ликвидации прорыва воздуха с большим расходом потока воздуха с металлическими примесями и уменьшения износа внутренней поверхности корпуса штуцер снабжен стержнями. На торцах втулок выполнены пазовые отверстия. Стержни размещены в рабочих камерах, образованных установленными последовательно пластинами, а боковые поверхности рабочих камер образованы выполненными на периферии верхних и нижних торцов каждой пластины хвостовиками в виде втулок, телескопически размещенных относительно хвостовиков соседних пластин. Торцы стержней установлены в пазовых отверстиях втулок. 5 ил.

МНОГОСТУПЕНЧАТЫЙ ШТУЦЕР, включающий полый корпус с осевыми каналами на заглушенных торцах, установленные в полости корпуса последовательно пластины со штуцирующими каналами разного диаметра, образующие между собой рабочие камеры, сообщающиеся штуцирующими каналами между собой и с осевыми каналами торцев корпуса, отличающийся тем, что он снабжен стержнями, на торцах втулок выполнены пазовые отверстия, стержни размещены в рабочих камерах, а торцы стержней установлены в пазовых отверстиях втулок, при этом боковые поверхности рабочих камер образованы выполненными по периферии верхних и нижних торцов каждой пластины хвостовиками в виде втулок, телескопически размещенных относительно хвостовиков соседних пластин.