Способ газлифтной эксплуатации скважины Советский патент 1987 года по МПК E21B43/00 F04F1/20 

трубное пространство 9 фонтанной колонны 2, ввод РА в трубное,пространство 10 колонны 2, измерение расходного параметра продукции на выкидном трубопроводе 4 и изменение подачи РА в зависимости от изменения расходного параметра. В качестве расходного параметра используют массовый расход продукции, а изменение подачи РА

Изобретение относится к гидромашиностроению, а именно к способам подъема жидкости с больших глубин.

Цель изобретения - повышение производительности и уменьшение расхода рабочего агента путем поддержания оптимального состава газожидкостной смеси при изменении влагосодержания продукции.

На фиг. 1 схема тически представлено устройство, реализующее предлагаемый способ, общий вид, на фиг. 2 - газлифтный клапан, используемый, при реализации способа, продольный разрез, на фиг. 3 - вид А на фиг. 2, на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 2.

Устройство для реализации способа газлифтной эксплуатации скважины содержит эксплуатационную 1 и размещен ную в ней фонтанную 2 колонны, трубопровод для подачи газа с регулятором 3 давления, выкидной трубопровод 4 и массовый расходомер 5 смеси. Выход массового расходомера 5 смеси через регулятор 6 соединен с блоком

7управления регулятора 3 давления.

8точке ввода газа устанавливается клапан 8, сообщающий межтрубное .9 и трубное 10 пространства.

Клапан содержит зарядный узел 11 (фиг. 2), регулировочный винт 12, пружину 13, поршень 14 со штоком 15, упор 16, корпус 17, сильфон 18, до- полнительньп сильфон 19, тяги 20, кольцо 21, дополнительную пружину 22, возвратную пружину 23, уплотни- тельные элементы 24 и 25, внутренний выступ 26, поперечную перегородку 27, полость 28 и канал 29.

Зарядный узел 11 расположен на боковой цилиндрической поверхности

производят изменением давления нагнетания РА и изменением разности давлений в трубном и межтрубном пространствах 10,9 в точке ввода РА. Изменение давления нагнетания РА производят пропорционально, а изменение разности давлений в межтрубных пространствах 10,9 - противофазно изменению массового расхода. 1 з.п, ф-лы, 4 ил,

5

0

5

5

корпуса 17 и предназначен для зарядки полости 28 клапана В сжатым азотом.

Способ газлифтной эксплуатации скважины включает подачу рабочего агента в межтрубное пространство 9 фонтанной колонны 2, ввод рабочего агента в трубное пространство 10 фонтанной колонны 2, измерение расходного параметра продукции на выкидном трубопроводе 4 и изменение подачи рабочего агента в зависимости от изменения расходного параметра. Б качестве расходного параметра используют массовый расход продукции, а изменение подачи рабочего агента производят изменением давления нагнетания рабочего агента и изменением разности давлени в трубном 10 и межтрубном 9 пространствах в точке ввода рабочего агента. Изменение давления нагнетания рабочего агента производят пропорционально, а изменение разности давлений в трубном 10 и межтрубном 9 пространствах - противофазно изменению массового расхода.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.

В скважину через регулятор.3 давления в межтрубное пространство 9 подают газ от источника высокого давления Р . По межтрубному пространству 9 газ через клапан 8 поступает в трубное пространство 10 с давлением Р, в котором смешивается с продукцией скважины, поступающей от забоя скважиныJ и подН1 мается с ней к устью.

В клапане 8 величина противодавления, создающегося при движении смеси в трубном пространстве 10 выше точки установки клапана 8, сравнива313

ется с установленным в клапане 8 допустимым (Др5дд) превышением его давления, действующим на входе клапана 8. В случае неравенства величины противодавления и установленного оА выходе узла сравнения клапана 8 вырабатывается противодействие рассогласованию, которое пропорционально изменению противодавления изменяет проходное сечение клапана 8 (пропускную способность).

До спуска клапана в скважину полость 28 через узел 11 .зарядки заряжается сжатым азотом на расчетное давление

расч

Р, - йРзод,

йр

ъад

де Р, - межтрубное давление в точке ввода газа в работающей 20 жине;

- допустимое превышение давления, действующего на входе клапана (в межтрубном пространстве 9), над давле-- нием, действующим на выходе клапана (в трубном пространстве 10), в точке его установки. Регулировочным винтом 12 пружина 30

3 сжимается с силой

т 1

Пр 13

Piafi, S,p,

где S, - эффективная площадь сильфона 18,

Fnp,3 сила сжатия пружины 13, F - сила растяжения дополни- тельной пружины 22 при заряженной полости 28 дополнительного сильфона 19. Сжатая пружина 13 через пгток 15 перемещает поршень 14 до упора 16 в корпусе 17. При этом поршень 14 полностью открывает канал 29.

Под действием давления зарядки полости 28 дополнительный сильфон 19, удлиняясь, подвижной своей частью через тяги 20 перемещает кольцо 21 до упора о поверхность поршня 14. Пр этом кольцо 21 полностью закрывает канал 29. Одновременно, при удлине- НИИ дополнительного сильфона 19 происходит растяжение дополнительной пружины 22. Создающееся при ее растяжении усилие дополнительно (в

5 0

5

0

0

5

0 5

484

сумме с усилием пружины 13) прижимает поршень 14 к упору 16. Суммарное усилие от пружин 13 и 22 определяет величину ЛРт,дд. В этом состоянии клапан 8 устанавливают в точке ввода газа.

Увеличение дебита скважины вызывает увеличение массы смеси, проходящей через массовый расходомер 5. Это увеличивает величину сигнала, поступающего с его выхода на регулятор 6, по сравнению с установленным на нем заданием М. В результате на выходе регулятора 6 формируется сигнал рассогласования, который воздействует на регулятор 3 давления через блок 7 управления. При этом воздействии регулятор 3 давления повьшзает на своем выходе давление Рр . Повьшгение давления через межтрубное пространство 9 в клапане 8 передается на внешнюю эффективную поверхность дополнительного -сильфона 19. Он сжимается. уменьшая при этом натяжение дополнительной пружины 22. В результате суммарное усилие от двух пружин 13 и 22 на шток 15 поршня 14 за счет уменьшения растяжения дополнительной пружины 22, при сжатии дополнительного сильфона 19, уменьшается.

Это усилие соответствует новой .меньшей величине допустимого превышения . Уменьшение приводит к сжатию сильфона 18, так как разница давлений между входом и выходом клапана 8 при увеличении Р превьш1ает вновь установленное значение PJqд.

Подвизкная часть сильфона 18 увлекает за собой шток 15 с поршнем 14, что приводит к уменьшению поперечного проходного сечения канала 29. При этом тяги 2и освобождают кольцо 21, которое возвратной пружиной 23 перемещается в сторону открытия канала 29. Однако,результирующее проходное поперечное сечение канала 29 устанавливается большим,так как открытый при этом его сегмент больше по площади предыдущего, а узел сравнения, который управляет перемещением поршня 14, поддерживая новое меньшее установленное значение ., устанавливает в результате своей работы сечение канала 29 таким, какое необходимо для обеспечения установленной лР. разницы давлений между межтрубным 9 и трубным 10 пространствами.

5 1

Для большей эффективности изменени поперечного проходного сечения клапана 8 канал 29 может быть выполнен, например, треугольной формы с вершиной, расположенной вдоль корпуса 17 в сторону перегородки 27, а основанием в сторону кольца 21.

В данном случае установлено меньше, что влечет за собой необходимость увеличивать вес столба сме- си, находящегося выше клапана 8, с целью выполнения условия поддержания меньшей разницы . Для этого допустимое превьшение лР,,,, устанавливают меньшим, а проходное поперечное сечение канала 29 большим, что обеспечивает меньший расход газа в трубное пространство 10 и пузырьковый режим истечения газа в продукцию этого пространства. Это уменьшает аэра- цию продукции и утяжеление столба смеси в этом пространстве. При этой увеличивается противодавление на забой, что снижает депрессию и тем самым дебит скважины до установленной на регуляторе 6 величины М,.

Уменьшение расхода газа при этом условии, несмотря на увеличение проходного поперечного сечения канала 29, происходит за счет снижения допустимого превьш1ения ЛРэад давления. При уменьшении дебита скважины уменьшается проходящая масса смеси через массовый расходомер 5. Величина сигнала с него, поступающая на регулятор 6, становится меньше установленной на последнем заданной величины М,. Это приводит к формированию на выходе регулятора 6 сигнала рассог- ласования, который воздействует через блок 7 управления на регулятор 3 давления. При этом воздействии регулятор 3 давления понижает на своем выходе давление Рр , а следовательно и P.J . Понижение давления Р,, через межтрубное пространство 9. в клапане 8 передается на внешнюю эффективную поверхность дополнительного сильфона 19. Он удлиняется, увеличивая при этом натяжение дополнительной пружины 2 2.

В результате усилие от двух пружин 12 и 22 на шток 15 поршня 14, за сче увеличения растяжения дополнительной пружины 22 при удлинении дополнительного сильфона 19, увеличивается. Это усилие соответствует новой большей величине допустимого превышения

5 0 5

д г

с

5

486

&Р,,цд . Увеличение приводит к удлинению сильфона 18, так как разница давлений между входом и выходом клапана 8 при понижении Р становится меньше вновь установленного значения. Подвижная часть сильфона 18 при этом перемещает шток 15 в поршнем 14 в сторону увеличения поперечного проходного сечения канала 29. При этом тяги 20 ведут в сторону удлинения кольцо 21, которое перекрывает собой часть канала 29. При этом проходное сечение канала 29 уменьшается (умень- Jпaeтcя сегмент отверстия, через который пропускается газ).i

В результате прикрытия канала 29 и увеличения установленного значения ьРэчд расход газа через него в трубное пространство 10 увеличивается, увеличивается степень аэрации продукции в этом пространстве. Это приводит к облегчению столба смеси в этом пространстве, уменьшению противодавления на забой и тем самым увеличению депрессии и дебита скважины до установленной на регуляторе 6 величины М,.

Таким образом, при увеличении (уменьшении) пластового давления без изменения влагосодержания, что приводит к увеличению (уменьшению) дебита скважины, для сохранения дебита скважины на заданном уровне в предлагаемом способе увеличивают (уменьшают) давление в межтрубном пространстве, увеличивают (уменьшают) проходное поперечное сечение клапана и уменьшают (увеличивают) допустимое превьш1ение давления, действующего в межтрубном пространстве, над давлением, действующим в этой точке трубного пространства.

При поступлении на забой скважины продукции с увеличивающейся плотностью (что соответствует увеличению влагосодержания; вес столба, за счет повьш1ения D ,4. в трубном пространстве

г L

10 Bbmie и р ниже установки клапана 8, увеличивается. Это вызывается уменьшением выделения вдоль фонтанной колонны труб в этом пространстве газа, так как доля продукции нефти, из которой он вьщеляется при увеличении влагосодержания, уменьшается. Поэтому, при увеличении влагосодержания увеличивается давление в клапане 8. Это вызывает перемещение штока 15 с поршнем 14 в сторону отк713

рытия-канала 29. Открытие канала 29 приводит к увеличению расхода газа через него и увеличению степени аэрации продукции в трубном пространстве 10 выше точки установки клапана 8, что влечет восстановление прежнего значения средней плотности р, в этом пространстве и противодавления в точке установки клапана 8,

Однако вместе с этим в фонтанной колонне 2 труб ниже точки установки клапана 8, в связи с увеличившимся содержанием водв в продукции скважины, увеличивается среднее значение плотности смеси р (фиг, 1). За счет этого вес столба смеси в этой части трубного пространства 10 уве- личивается. Это приводит к увеличению величины общего противодавления на забой скважины, что вызывает сни- жение депрессии и производительности скважины.;

В результате через массовый расходомер 5 проходит меньшая масса смеси. Это уменьшает величину сигнала на его выходе по сравнению с установленной величиной Mj на регуляторе 6. Вследствие этого на выходе регулятора 6 формируется сигнал рассог ласования, который воздействует на регулятор 3 давления через блок 7 управления. При этом воздействии регулятор 3 давления понижает на своем выходе давление. Понижение давления через межтрубное пространство 9 в клапане 8 передается на внешнюю эффективную поверхность дополнительного сильфона 19. Он удлиняется, увеличивая при этом натяжение дополни- тельной пружины 22. Это приводит совместно с действием пружины 13 к увеличению допустимого превьш1ения и уменьшению проходного поперечного сечения канала 29. За счет увеличе- ния uPioiA происходит еще большая аэрация продукции в трубном простран48 .8

стве 10 выше точки установки клапана 8, а за счет уменьшения проходного сечения канала 29 уменьшение диаметра пузырьков газа, внедряемых через этот канал в смесь. Уменьшение диаметра пузырьков газа увеличивает стойкость эмульсионной формы движени смеси, которая в данном случае необходима в связи с большие уменьшением средней ее плотности в этом пространстве по сравнению с режимом, который описывался для случаев изменения только пластового давления без изменения влагосодержания.

Формула изобретения

1.Способ газлифтной эксплуатации (скважины,включающий подачу рабочего агента в межтрубное пространство фонтанной колонны, ввод рабочего агента в трубное пространство фонтан

ной колонны, измерение расходного параметра продукции на выходном бопроводе и изменение подачи рабочег агента в зависимости от изменения расходного параметра, отличающийся тем, что, с целью повьш1е- ния производительности и уменьшения расхода рабочего агента путем поддержания оптимального состава газо- жидкостн-ой смеси при изменении влагосодержания продукции, в качестве расходного параметра используют массовый расход продукции, а изменение подачи рабочего агента производят изменением давления нагнетания рабочего агента и изменением разности давлений в трубном и межтрубном пространствах в точке ввода рабочего агента.

2.Способ по п. 1, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что изменение давле- ;ния нагнетания рабочего агента производят пропорционально, а изменение разности давлений в трубном и меж- труьном пространствах - противофазно изменению массового расхода.

Фиг.2

jdM.

Фиг л

Изобретение относится к гидромашиностроению и м.б. использовано при подъеме жидкости с больших глубин. Цель изобретения - повышение производительности и уменьшение расхода рабочего агента путем поддержания оптимального состава газожидкостной смеси при изменении влагосо- держания продукции. Способ включает подачу рабочего агента (РА) в меж (Л с со i 00 иг 1

Редактор Н.Киштулинец

Составитель Ю.Никитченко

Техред М.Ходанич Корректор И.Шулла

Заказ .2198/40

Тираж 575Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, т. Ужгород, ул. Проектная, 4