Скважинное диспергирующее регулируемое устройство Советский патент 1985 года по МПК E21B43/00 

Изобретение относится к области добычи газа и нефти, в частности к движению газожидкостных смесей в подъемных трубах скважин, и может быть использовано для интенсификации выноса жидкости (воды и углеводородного конденсата) из газовых скважин.

Известно диспергирующее устройство со стационарной посадкой в муфтовых соединениях лифтовых труб, состоящее из штуцера (диафрагмы) или набора штуцеров (диафрагм) для дробления жидкости в газе fl ,

Недостатками известного устройст ва являются низкая эффективность диспергирования жидкости в газе и значительные потери давления в устройстве вследствие изменения направления движения газожидкостного потока при входе в него. Кроме того, оно не позволяет поддерживать оптимальную структуру газожидкостного потока в лифтовых трубах при значительных колебаниях дебита скважины.

Наиболее близким к данному является скважинное диспергирующее устройство, содержащее узел фиксации устройства в муфтовом соединении колонны лифтовых труб, узел захвата и диспергирующий элемент с корпусом f2j.

Недостатком этого устройства является низкая эффективность диспер гирования жидкоости в газе, особенно при значительных колебаниях дебита газовых скважин.

Цель изобретения - повьшение степени диспергирования газожидкостной смеси при переменном дебите скважины за счет обеспечения постоянной скорости движения газожидкостного потока.

Поставленная цель достигается тем, что в скважинном диспергирующем регулируемом устройстве, содержащем узел фиксации устройства в муфтовом соединении колонны лифтовых труб, узел захвата и диспергирующий элемен с корпусом, диспергирующий элемент выполнен в виде двух рядов упругих пластин с установленными по их концам йтулками, нижняя из которых жестко связана с корпусом, а верхняя расположена с возможностью осевого перемещения и подпружинена относительно корпуса, причем упругие пластины образуют кольцевой зазор с внутренней поверхностью колонны лифт.овых труб.

На фиг. 1 изображено диспергирующее устройство в рабочем положении, продольный разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.

Скважинное диспергирующее устройство состоит из узлов захвата, фиксации (стопора) и диспергирующего элемента с корпусом. Узлы захвата и фиксации состоят из корпуса подвески 1, оправки 2, двух сегментных сухарей 3 замка 4, ограничителя 5, фиксатора 6 трех сухарей 7 и пружин 8 - 10. Диспергирующий элемент состоит из корпуса (штока) 11, внутреннего ряда упругих пластин 12, внешнего ряда упругих пластин 13, верхней втулки 14 нижней неподвижной втулки 15, пружины 16 и втулки регулирования растяже ния пружины 17.

Скважинное диспергирующее регулируемое устройство устанавливается в муфтовом соединении 18 колонны лифтовых труб 19 и удерживается с помощью сухарей 7.

В рабочем положении фиксатор 6 находится вверху, а сухари 7 выдвинуты между торцами труб в муфтовом соединении.

В исходном положении перед спуском скважинного диспергирующего устройства в скважину и в процессе подъема его из скважины фиксатор 6 находится в нижнем положении, а сухари 7 втянуты в гнезда фиксатора.

Спуск и подъем скважинного диспергирующего регулирующего устройства осуществляется методом канатных работ с помощью специального прис.пособления, включающего спускное устройство и ЯСС.

Перед спуском скважинного диспергирующего устройства в скважину штоком спускового устройства нажимают на замок 4 и, сжимая пружину 9, перемещают его ниже двух сегментных сухарей 3. При этом под действием пружины 10-, которая находится в сжатом состоянии, внутренний выступ корпуса подвески 1 перемеп;ает сегментные сухари 3 внутрь оправки 1. Сегментные сухари 3 обжимают головку штока спускового устройства и удерживают диспергатор в зацеплении со спускным устройством. Сбоку диспертатор - спускное устройство - лес 3 спускают в скважину. На заданной гл бине скважинное диспергирующее регу лируемое устройство резким ударом ясса вверх останавливают. Под дейст вием силы инерции корпус подвески.1 перемещается вниз и вьщвигает сухари 7 из гнезд фиксатора 6. При посл дующем плавном подъеме скважинного диспергирующего устройства вверх сухари V заходят в зазор между торцами труб в муфтовом соединении 18 и удерживают от дальнейщего перемещ ния корпус подвески 1. Фиксатор 6 вместе с оправкой 2 и замком 4 продолжает перемещаться вверх, сжимая пружину 10. В процессе движения Sвверх сухари 3 проходят внутренний выступ неподвижного корпуса подвески 1 и вьщвигаются из оправки 2, освобождая головку штока спускного устройства. Под действием силы сжат пружины 9 замок 4 перемещается ввер и фиксирует сухари 3 и оправку 2 в рабочем положении. Спускное устройство вместе с яссом поднимают из скважины. Фиксатор 6 удерживает сухари 7 в рабочем положении, что пре дупреждает вертикальные перемещения .сКважинного диспергирующего регулируемого устройства. Для подъема диспергатора в скважину спускают спускное устройство и подсоединяют его к диспергатору аналогично. Скважинное диспергирующее регулируемое устройство работает следую щим образом, С помощью специального приспособ ления скважинное диспергирующее регулируемое устройство устанавливается на заданной глубине в одном из стыков Колонны лифтовых труб.. Диспергирование жидкости осуществляется в кольцевом зазоре между упругими пружинами и внутренней поверхностью колонны лифтовых труб. В процессе эксплуатации скважины газожидкостная смесь поднимается по лифтовым трубам. При подходе к диснергирующему эдемту она плавно изменяет направ.пение движения и поступает в кольцевой зазор, образованный упругими пружинами и внутрен ней поверхностью колонны лифтовых труб. В зазоре образуется зона диспергирования, вызванная резким чением скорости движения газа . При эт газожидкостная смесь 11риобрета(2г высокодисперсную структуру, харак8теризующуюся меньщими Лотерями давления по длине колонны лифтовых труб. Для повышения эффективности выноса жидкости из скважин в условиях значительного колебания дебита газа целесообразно одновременно.с применением диспергирующих устройств осуществлять ввод в газожидкостный поток вспенивакщих пдверхностно-активных веществ. В этом случае предложенное диспергирукицее устройство способствует созданию наиболее рациональной пенно-кольцевой структуры смеси низкой плотности.Величина зазора между упругими пластинами 12 и 13 и внутренней поверхностью колонны лифтовых труб зависит от скоростного напора газожидкостного потока и силы растяжения пружины 16, которая регулируется втулкой 17. Под действием скоростного напора газожидкостного потока упругие пластины 12 и 13 распрямляются, втулка 14 перемещается вверх и кольцевой зазор между пругими пластинами и внутренней поверхностью колонны лифтовых труб увеличивается. Величина перемещения втулки 14, а следовательно, и кольцевого зазора определяется силой растяжения пружины 16, которая стремится возвратить упругие пластины в исходное положение. Соответствующим подбором пружины 16 и регулированием силы ее растяжения с помощью втулки 17 можно обеспечить постоянство скорости движения газожидкостной смеси в кольцевом зазоре и тем самым оптимальные условия ее диспергирования при значительных колебаниях дебита скважины. Техническое преимущество предлагаемого скважинного диспергирующего регулируемого устройства по сравнению с известным заключается в обеспечении автоматического поддержания оптимальных гидродинамических условий диспергирования газожидкостной смеси при значительных суточных и сезонных колебаниях дебита скважин. В известном устройстве площадь сечения штуцеров, с помощью которых осуществляется диспергирование жидкости, является постоянной и не зависит от дебита скважины. Поэтому при увеличении дебита скважины возникают неоправданно большие потери дав.пения в диспергаторе, а при снижении дебита скважины ухудшается степень диспергирования жидкости.

преимуществом предлагаемого устройства по сравнению с прототипом является уменьшение потерь давления при движении через диспергатор газожидкостной смеси и повьпиении степени диспергирования жидкости за счет плавного изменения скорости двсскения потока на входе и выходе диспергирующего элемента. В известном устройстве возникают значительные потери давления, связанные с изменением направления движения жидкости на входе в диспергатор. На выходе известного устройства резко падает скорость движения газожидкостного потока, что приводит к частичному разделению компонент потока, образованию застойных зон по ходу

движения за штуцерами и снижению эффекта диспергирования.

В результате применения предлагаемого устройства снижаются суммарные потери давления в колонне лифтовых труб (в среднем на 10-15%), предотвращаются самопроизвольные остановки скважин в условиях резких колебаний дебита скважиты, продлевается период устойчивой работы газовой скважины за счет использования собственной знергии пластового газа и в среднем на 8-12% увеличиваются суточные отборы газа и конденсата из скважины.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства определяется добычей дополнительного количества газа и конденсата.

СКВАЖИННОЕ ДИСПЕРГИРУЮЩЕЕ , РЕГУЛИРУЕМОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее узел фиксации устройства в муфтовом соединении колонны лифтовых труб, узел захвата и диспергирующий элемент с корпусом, отличающеес я тем, что, с цепью повышения степени диспергирования газожидкостной смеси при переменном дебите скважины за счет обеспечения посто-. янной скорости движения газожидкостного потока, диспергирующий элемент вьтолнен в виде двух рядов упругих пластин с установленными по их концам втулками, нижняя из которых жестко связана с корпусом, а верхняя расположена с возможностью осевого перемещения и подпружинена относительно корпуса, причем упругие пластины образуют кольцевой зазор с внутренней поверхностью колонны лифтовых труб.