УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ПРИТОКА Российский патент 2020 года по МПК E21B34/08 

Изобретение относится к области добычи углеводородов и может быть применено для эксплуатации скважин, в частности для выравнивания профиля притока добываемого продукта по длине горизонтальной скважины.

Известна система управления потоком флюида в скважине, содержащая флюидный модуль с мостовой сетью для флюида, и способ применения такой системы по патенту РФ на изобретение №2568619. Группа изобретений относится к способам и системам управления потоком флюида в скважине. Система содержит флюидный модуль с основным протоком, клапаном и мостовой сетью. Клапан имеет первое положение, при котором флюид может течь через основной проток, и второе положение, при котором течение флюида через основной проток блокируется. Мостовая сеть имеет первый и второй ответвительные протоки, каждый из которых имеет сообщающиеся с основным протоком впуск и выпуск и каждый из которых включает в себя два гидравлических сопротивления с расположенным между ними терминалом отбора давления. При работе перепад давления между терминалами первого и второго ответвительных протоков, смещает клапан между первым и вторым положениями. Технический результат заключается в повышении эффективности регулирования потока флюида в скважине. Недостатком система управления потоком флюида в скважине является наличие сети каналов, что повышает вероятность их кольматации и выхода системы из строя.

Известно устройство для выравнивания притока нефтяной скважины по патенту РФ на полезную модель №173196. Полезная модель относится к области добычи углеводородов и может быть применено для эксплуатации скважин, в частности для выравнивания профиля притока флюида по длине горизонтальной скважины. Задачей создания полезной модели является обеспечение возможности регулировки перепада давления в сети каналов и на регуляторе притока, а также снижение трудоемкости изготовления и сборки устройства. Решение указанных задач достигнуто за счет того, что устройство для выравнивания притока нефтяной скважины, содержащее несущую трубу, на которой между фиксирующими кольцами установлен фильтрующий элемент, соединенный сетью каналов с отверстием в трубе, сеть каналов для обеспечения высокого гидравлического сопротивления выполнена с многократным изменением направления движения потока жидкости и/или с многократным сужением и расширением потока, на внутренней поверхности удерживающего фильтрующий элемент фиксирующего кольца со стороны сети каналов выполнены пазы для прохождения добываемого продукта, сеть каналов выполнена на кольцах, установленных на несущей трубе в количестве, необходимом для создания нужного гидравлического сопротивления, причем на торцах колец выполнены выступы и впадины, обеспечивающие радиальную ориентацию колец относительно друг друга, а перед и после колец с сетью каналов на трубе установлены переходные кольца с отверстиями для прохождения добываемого продукта. Кольца с сетью каналов закрыты кожухом, зафиксированным ступенчатым кольцом, на внутренней поверхности которого выполнены пазы для прохождения добываемого продукта. За ступенчатым кольцом в отверстии для прохождения добываемого продукта в несущую трубу на резьбе установлен регулятор притока, выполненный с проходным отверстием, диаметр которого подбирается в зависимости от интенсивности притока в месте установки устройства. Регулятор притока закрыт крышкой, которая зафиксирована на трубе винтами. Крышка, кожух и регулятор притока уплотнены резиновыми кольцами. Недостатком устройства для выравнивания притока нефтяной скважины является сложность его конструкции.

Известно устройство и способ пассивного управления текучей средой в скважине по патенту РФ на изобретение №2540764. Группа изобретений относится к нефтегазовой промышленности и, в частности, к области выборочного управления потоком текучих сред - флюидов, поступающих в эксплуатационную колонну скважины. Технический результат - ограничение поступления воды в потоке углеводородов. По способу изготовления устройства для регулирования потока текучей среды из пласта предусматривают использование материала с приспосабливающейся формой и с открытоячеистой структурой. Формируют элемент регулирования потока путем нагнетания в проемы открытоячеистой структуры материала с приспосабливающейся формой - гидрофильного полимера. Количество гидрофильного полимера предусматривают в объеме, достаточном, чтобы элемент регулирования потока ограничивал поток протекающей через него воды. Гидрофильный полимер размещают в проемах открытоячеистой структуры для ограничения потока воды через них. При этом, обеспечивают сцепление гидрофильного полимера со стенками ячеек материала с приспосабливающейся формой. Недостатком устройства и способа пассивного управления текучей средой в скважине является низкая эффективность работы при изменении режимов работы скважины.

Известен электрогидравлический клапан контроля притока по патенту РФ на полезную модель №181704. Полезная модель относится к области добычи углеводородов и может быть применена для эксплуатации скважин, в частности для выравнивания профиля притока флюида по длине горизонтальной скважины. Задачей полезной модели является создание нового устройства - электрогидравлического клапана контроля притока с достижением следующего технического результата: обеспечение протекания жидкости из производственного пласта в несущую трубу с возможностью ограничения протекания через клапан не желаемой жидкости или газа и возможности регулировки перепада давления в сети каналов с устья скважины. Электрогидравлический клапан контроля притока включает корпус, содержащий основной канал с исполнительным механизмом, перекрывающим канал, и вторичный канал с ограничителями потока, для создания требуемого перепада давления. Исполнительный механизм приводится в действие поршнем, положение которого определяется с помощью датчика перемещения; во вторичном канале выполнена сеть из ограничителей потока, выполненная в виде дроссельных пакетов и жиклеров; установлен датчик перепада давления, при этом вторичный канал ограничен заслонкой и электромагнитным клапаном, приводимым в действие с поверхности скважины. Кроме того электрогидравлический клапан контроля притока содержит буферную емкость для вытесненной заслонкой жидкости. Недостатком электрогидравлического клапана контроля притока является то, что он приводится в действие с поверхности.

Известен автономный скважинный регулятор притока по патенту РФ на изобретение №2513570. Представлен клапанный узел для регулирования потока текучей среды в горизонтальной скважине. Корпус может быть соединен насосно-компрессорной колонной. Камера образована внутри корпуса и может быть гидравлически сообщена проточным каналом с внутренним кольцевым зазором, образованным вблизи ствола скважины. Поршень и смещающий элемент могут быть расположены внутри камеры, причем смещающий элемент приспособлен для смещения поршня в первое положение. Путь потока текучей среды образован внутри корпуса и сообщен с насосно-компрессорной колонной и внутренним кольцевым зазором. Путь потока может содержать одну или несколько форсунок, расположенных в нем, и поршень может быть приспособлен для перемещения между первым положением, обеспечивающим поток текучей среды через путь потока в насосно-компрессорную колонну, и вторым положением, предотвращающим поток текучей среды в насосно-компрессорную колонну - перекрыт. Недостатком автономного регулятора притока является сложность конструкции.

Известен регулируемый ограничитель потока для использования в подземной скважине по патенту РФ на изобретение №2532410. Группа изобретений относится к горному делу и может быть применена для регулирования притока флюида в скважину. Система содержит проточную камеру, через которую протекает многокомпонентный флюид, причем данная камера содержит, по меньшей мере, один вход, выход и, по меньшей мере, одну конструкцию, расположенную по спирали относительно выхода, способствующую закручиванию потока многокомпонентного флюида по спирали вокруг выхода. Другой вариант системы содержит проточную камеру, имеющую выход, по меньшей мере, одну конструкцию, способствующую закручиванию многокомпонентного флюида по спирали вокруг выхода, и, по меньшей мере, еще одну конструкцию, препятствующую перенаправлению потока многокомпонентного флюида на радиальную траекторию, проходящую к выходу. Технический результат заключается в предотвращении образования газового конуса и/или конуса обводнения вокруг скважины. Недостатком регулируемого ограничителя потока является низкая эффективность отделения скважинного флюида с меньшей вязкостью.

Известно устройство регулирования потока по патенту РФ на изобретение №2600401. Изобретение относится к оборудованию для заканчивания нефтяных и газовых скважин, в частности для регулирования притока скважинной жидкости на отдельном участке ствола скважины. Устройство содержит корпус, состоящий из верхней и нижней частей, соединенных между собой резьбовым соединением, осевой вход в корпус и радиально расположенные выходы, вход во вторичный канал в верхней части корпуса, выполненный в виде проточки, в которой расположен пористый элемент, системукапиллярных каналов в осевом направлении, выполненных в стенках корпуса, подвижный элемент, цангу и сопло малого диаметра. В нижней части корпуса капиллярные каналы объединены в полость между подвижным элементом и нижней частью корпуса. Недостатком устройства регулирования потока является низкая надежность, связанная с наличием капиллярных каналов во вторичном потоке, проходя по которым поток неоднократно поворачивает, что при наличии механических примесей приведет к засорению вторичного канала и быстрому выходу устройства из строя.

Известен автономный клапан контроля притока АУКП-FLOWREG AICD по техническому паспорту компании Weatherford (прототип). Автономный клапан контроля притока устанавливается в скважине на боковой поверхности трубы между трубным и затрубным пространством. Он включает корпус с отверстиями в днище, расположенными по краю внутренней полости корпуса, крышку с одним отверстием по центру и подвижный диск, выполняющий функции клапана установленный с зазором относительно крышки и днища внутри корпуса на выступах осевой ориентации диска. Недостатком автономного клапана контроля притока является отсутствие возможности регулировки усилия, при котором происходит закрытие клапана.

Задачей создания изобретения является регулировка усилия, при котором происходит закрытие клапана, с достижением следующего технического результата: повышение эффективности перекрытия клапана при снижении вязкости и увеличении скорости прохождения через него добываемого продукта для снижения его обводненности.

Решение указанных задач достигнуто за счет того, что устройство контроля притока, устанавливается в скважине на боковой поверхности трубы между трубным и затрубным пространством, включает корпус с отверстиями в днище, расположенными по краю внутренней полости корпуса, крышку с одним отверстием в центре и подвижный диск, выполняющий функции клапана, установленный между расположенными на днище выступами осевой ориентации диска и крышкой, причем в центре днища корпуса выполнено резьбовое отверстие, в котором установлен винт, выполненный со стороны нижнего торца с шлицом или с не сквозным отверстием под ключ, а со стороны верхнего торца выполнена цилиндрическая полость, в которой установлена пружина, упирающаяся в цилиндрическое углубление, выполненное на диске, диаметр которого не менее наружного диаметра пружины. Усилие прижима диска к отверстию крышки регулируется через пружину винтом, установленным в центре днища корпуса. Цилиндрическое углубление на диске выполнено с заходной фаской. В резьбовом отверстии корпуса и на винте шаг резьбы, для плавности регулировки, выполнен мелким. В транспортном положении диск перекрывает отверстие в крышке. Винт устанавливается в корпусе на уплотнителе резьбовых соединений или герметике.

Проведенные патентные исследования показали, что предложенное техническое решение обладает новизной, промышленной применимостью и изобретательским уровнем, т.е. удовлетворяет всем критериям изобретения. Изобретательский уровень подтверждается тем, что новая совокупность существенных признаков обеспечивает получение нового технического результата. Промышленная применимость обусловлена тем, что при изготовлении устройства контроля притока применяются недефицитные материалы и известные технологии.

Сущность изобретения поясняется на фиг. 1…6, где:

На фиг. 1 приведено устройство контроля притока, установленное на трубе в скважине.

На фиг. 2 приведен продольный разрез устройства контроля притока при добыче. Отверстие в крышке открыто. Движения добываемого продукта показано стрелками

На фиг. 3 приведен продольный разрез устройства контроля притока при прорыве воды или газа. Отверстие в крышке закрыто.

На фиг. 4 показан разрез А-А. Диск, выполняющий функции клапана и пружина на разрезе не показаны.

На фиг. 5 показан вид «Б» на шестиугольное отверстие под ключ, выполненное снизу в винте.

На фиг. 6 приведен продольный разрез диска.

Устройство контроля притока, устанавливается в скважине 1 на боковой поверхности трубы 2 между трубным 3 и затрубным 4 пространством, включает корпус 5 с отверстиями 6 в днище 7, расположенными по краю внутренней полости корпуса 8, крышку 9 с одним отверстием 10 в центре и подвижный диск 11, выполняющий функции клапана, установленный между расположенными на днище 7 выступами осевой ориентации диска 12 и крышкой 9, причем в центре днища 7 корпуса 5 выполнено резьбовое отверстие 13, в котором установлен винт 14, выполненный со стороны нижнего торца 15 с шлицом или с не сквозным, многогранным отверстием под ключ 16, а со стороны верхнего торца 17 выполнена цилиндрическая полость 18, в которой установлена пружина 19, упирающаяся в цилиндрическое углубление 20, выполненное на диске 11, диаметр которого не менее наружного диаметра пружины 19. Усилие прижима диска 11 к отверстию 10 крышки 9 регулируется через пружину 19 винтом 14, установленным в центре днища 7 корпуса 5. Цилиндрическое углубление 20 на диске 11 выполнено с заходной фаской 21. В резьбовом отверстии 13 корпуса 5 и на винте 14 шаг резьбы, для плавности регулировки, выполнен мелким. В транспортном положении диск 11 перекрывает отверстие 10 в крышке 9. Винт 14 устанавливается в корпусе на уплотнителе резьбовых соединений или герметике.

Устройство контроля притока работает следующим образом. Перед установкой устройства в скважину 1 винтом 14 выполняется регулировка усилия, с которым пружина 19 прижимает диск 11 к крышке 9, перекрывая выполненное в ней отверстие 10, через которое добываемый продукт проходит из затрубного 4 в трубное 3 пространство. Регулятор устанавливается на боковую поверхность трубы 2 и с колонной обсадных труб спускается в скважину 1. Добываемый продукт за счет большего давления в затрубном пространстве 4 преодолевает усилие пружины 19, смещает диск 11 и из затрубного пространства 4 поступает через отверстие 10 в крышке 9 внутрь устройства, проходит зазор «S» между крышкой 9 и диском 11, огибает диск 11 и через отверстия 6 в днище 7 корпуса 5 проходит в трубное пространство 3. Диск 11 имеет возможность осевого перемещения между выступами осевой ориентации диска 12 и крышкой 9. Положение диска 11 зависит от вязкости добываемого продукта и скорости его прохождения через устройство контроля притока. В соответствии с законом Бернулли сумма статического давления, динамического давления и потерь давления на трение по линии потока, является постоянной. При прохождении вязкого продукта, например нефти, диск 11 прижимается к выступам осевой ориентации диска 12 и обеспечивает максимальное проходное сечение. В случае прохождения через устройство контроля притока с высокой скоростью менее вязких флюидов, например воды и газа, внутри устройства под диском 11 давление становится больше, чем перед устройством при этом диск 11 перемещается в сторону отверстия 10 в крышке 9 и перекрывает его. За счет чего ограничивается поступление воды и газа в трубное пространство 3, в случае их прорыва. Пружина 19 создает дополнительное усилие направленное на закрытие диском 11 отверстия 10 в крышке 9, что повышает эффективность работы устройства.

Применение изобретения позволило:

1. Обеспечить регулировку усилия, при котором происходит закрытие клапана.

2. Повысить надежность закрытия клапана

3. Повысить эффективность перекрытия клапана при снижении вязкости и увеличении скорости прохождения через него добываемого продукта.

4. Снизить обводненность добываемого продукта.

5. Предотвратить образование водяного и газового конусов.

Изобретение относится к области добычи углеводородов и может быть применено для эксплуатации скважин, в частности для выравнивания профиля притока добываемого продукта по длине горизонтальной скважины. Устройство контроля притока содержит корпус с отверстиями в днище, расположенными по краю внутренней полости корпуса, крышку с одним отверстием в центре. Подвижный диск, выполняющий функции клапана, установленный между расположенными на днище выступами осевой ориентации диска и крышкой. В центре днища корпуса выполнено резьбовое отверстие, в котором установлен винт, выполненный со стороны нижнего торца со шлицом или с несквозным отверстием под ключ. Со стороны верхнего торца выполнена цилиндрическая полость, в которой установлена пружина, упирающаяся в цилиндрическое углубление, выполненное на диске, диаметр которого не менее наружного диаметра пружины. Достигается технический результат - повышение эффективности перекрытия клапана при снижении вязкости и увеличении скорости прохождения через него добываемого продукта для снижения его обводненности. 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Устройство контроля притока, устанавливаемое в скважине на боковой поверхности трубы между трубным и затрубным пространством, включающее корпус с отверстиями в днище, расположенными по краю внутренней полости корпуса, крышку с одним отверстием в центре и подвижный диск, выполняющий функции клапана, установленный между расположенными на днище выступами осевой ориентации диска и крышкой, отличающееся тем, что в центре днища корпуса выполнено резьбовое отверстие, в котором установлен винт, выполненный со стороны нижнего торца со шлицом или с несквозным многогранным отверстием под ключ, а со стороны верхнего торца выполнена цилиндрическая полость, в которой установлена пружина, упирающаяся в цилиндрическое углубление, выполненное на диске, диаметр которого не менее наружного диаметра пружины.

2. Устройство контроля притока по п. 1, отличающееся тем, что усилие прижима диска к отверстию крышки регулируется через пружину винтом, установленным в центре днища корпуса.

3. Устройство контроля притока по п. 1, отличающееся тем, что цилиндрическое углубление на диске выполнено с заходной фаской.

4. Устройство контроля притока по п. 1, отличающееся тем, что в резьбовом отверстии корпуса и на винте шаг резьбы, для плавности регулировки, выполнен мелким.

5. Устройство контроля притока по п. 1, отличающееся тем, что в транспортном положении диск перекрывает отверстие в крышке.

6. Устройство контроля притока по п. 1, отличающееся тем, что винт устанавливается в корпусе на уплотнителе резьбовых соединений или герметике.