Устройство для регулирования режима работы скважины Советский патент 1988 года по МПК E21B43/12 

О)

оо ел

fa.i

Изобретение относится к разработ- ке и эксплуатации нефтяных и газовых

месторождений, а также станций под- seMiIoro хранения газа, в частности к устройствам регулирования режима работы скважины.

Цель изобретения - повьшение надежности работы устройства за счет уменьшения степени конденсации газа |Q на устье скважины при дросселировании.

На фиг.1 изображено устройство для регулирования режима работы скважины, общий вид; на фиг. 2 - схема (5 подключения узла автоматического, регулирования дебита скважины; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг.1.

Устройство для регулирования режима работы скважины состоит из дрос- 20 селя, выполненного в виде турбины, проходное сечение которой равно сечению арматуры скважины, и соединен- ного с ним узла автоматического регулирования дебита скважины. 25

Турбина состоит из вращающего ее вала 1, на левом конце которого установлены ступени 2 турбины (роторы), в корпусе 3 - направляющие 4 (статоры) . Между ступенями 2 и направляю- jg щими 4 существует пространство, ширина которого обеспечивает отсутствие перекрытия окон между ними. На правом конце вала при помощи крестовины 5 и последней ступени 2 турбины установлена обойма 6 футерованная по внешней поверхности магнитными сегментами 7, укрепленными при помощи гайки 8, взаимодействующими с катушками 10 магнитов 9 постоянного тока, охватывающими обойму 6 и образующими узел автоматического регулирования дебита скважины, закрытый кожухом 11 и крышкой 12. Вал вращается в подшипниках 13, установленных в крышке 12 и фланце 14 Устройство крепится в линию на фланцах 14, приваренных к корпусу 3 и крьщ1ке 12. Катушки 10 магнитов 9 постоянного тока последовательно при помощи реостата 15 и амперметра I6 соединены с источником 17 постоянного тока.

Устройство работает следующим образом

Газ из скважины, проходя через турбину, вращает вал 1 вместе с магнитными сегментами 7, которые, взаимодействуя с магнитами постоянного тока катушек 10, регулируют расход

35

40

50

55

5

0 5

g 5

0

газа. В зависимости от величины тока в катушках 10 величина взаимодействия между магнитами будет различна, а значит, и усилие, возникающее на турбине , препятствующее ее вращению газом, будет зависеть от тока, протекающего в Катушках, который регулируется реостатом 15о По амперметру 16 устанавливают необходимый дебит скважины с помощью реостата 15о

Сущность работы устройства заключается в том, что при увеличении расхода газа возрастает скорость вращения турбины с магнитными сегментами 7, что приводит к увеличению взаимодействия между магнитами, в результате увеличится противодавление на скважину и расход газа уменьшится. Если требуется увеличить дебит скважины, то ток уменьшают, величина взаимодействия уменьшится и противр- давление уменьшится, дебит скважины увеличится Величина проходного сечения турбины устройства подбирается равной величине сечения арматуры скважины,

В этом случае не происходит изменения давления за счет разности сечений, а значит и не происходит резкого охлаждения газа и его конденсации на дросселе

Под проходным сечением подразумевается плоскость сечения, расположенная между ступенями и направляющими и перпендикулярная их поверхностям Это сечение регулируется и равно сечению свободного пространства за счет колец 18, Если турбина имеет несколько ступеней, то между ними необходц- мо установить направляющие для сохранения необходимого угла атаки, сечение которых должно соответствовать проходному сечению ступеней 2, т.е вьшолняется условие

, 1-1

где Sj, - сечение между двумя соседними ступенями турбины;

S а - сечение свободного ПРОСТЕВ

ранства;

S; -. сечение между двумя соседними направляющими; n,i - количество ступеней и направляющих соответственно. Для низко дебитных скважин целесообразно в качестве турбины использовать шнек о

3 , U0

Дросселирование осуществляется не за счет изменения сечения, а за счет снижения скорости потока газа . (уменьшения его кинетической энергии).

Известно, что Q В.- V, где Q - расход; S .- площадь поперечного сечения, V - скорость потока, и при S const дебит газа становится функ- цией скорости, за счет чего происходит регулировка работы скважины.

Известно, что при дросселировании понижается внутренняя энергия газа по закону Р nkT, откуда следует, что падение давления прямопропорцио- нально снижению температуры газа. Поэтому гаэ приходится после дросселирования разогревать, что реэко по- вьшает себестоимость газа и увеличи- вает энергозатраты.

При дросселировании с помощью турбины используется кинематическая энергия массы газа, а не его внутренняя энергия, в результате температу- ра газа понижается меньше. Другим фактором, препятствующим конденсации газа, является отсутствие расширения газа на выходе дросселя. Величина па- дения давления определяется из выра- жения

.Р . 3/. „(- li-HlI

где рtn плотность газа;

и - начальная скорость газа;

и, - конечная скорость газа по

ле дросселирования„ Величина изменения внутренней энергии равна

ЛЕ 3/2 ЙР.

Величина изменения внутреннего давления при дросселировании турбиной определяется следуняцим образом

ЛР PHCOS O /(N+I),

4

где Рц - начальное внутреннее давление; d - угол атаки газом ступени турбины, определяемый между направлением движения газа и нормалью к плоскости ступени; N - количество оборотов турбины за одну секунду. При неподвижной турбине величина изменения внутреннего давления определяется углом атаки о{

U

При с/ 90 потери отсутствуют, прямой проход, при of 0° лР - Рц проход закрыто

При увеличении скорости вращения падение внутреннего давления уменьшается, а увеличивается падение динамического давления движения массы газа.

Формула изобретения

1,Устройство для регулирования режима работы скважины, состоящее из дросселя и соединенного с ним узла автоматического регулирования дебита скважины, отличающееся тем, что, с целью повьшения надежнос;- ти работы устройства за счет уменьшения степени конденсации газа на устье скважины при дросселировании, дроссель выполнен в виде турбины, проходное сечение которой равно сечению арматуры на устье скважины, а узел автоматического регулирования дебита скважины состоит из обоймы с магнит- ньми сегментами,размещенными на одном валу с турбиной, и охваченшох катушками магнитов постоянного тока,

2.Устройство по п.1, отличающееся тем, что катушки магнитов постоянного тока включены последовательно через реостат и ам- перметр с источником постоянного тока

10

Изобретение относится к разработке и эксплуатации нефтяньк и газовых месторождений и станций подземного хранения газа. Цель изобретения - повышение надежности работы уст-ва за счет уменьшения степени конденсации газа на устье скважины (с) при дросселировании. Дроссель устр-ва выполнен в виде турбины (Т), проходное сечение которой равно сечению арматуры на устье С. На конце вращающего Т вала (в) 1 установлены ступени 2 Т, в корпусе 3 - направляющие 4. С дросселем соединен узел автоматического регулирования дебита С, состоящий из установленной при помощи крестовины 5 и ступени 2 обоймы 6 с магнитными сегментами 7, размещенными на В 1, и охваченных катушками 10 магнитов 9 постоянного тока. Катушки 10 последовательно через реостат и амперметр соединены с источником постоянного тока.Выходящий из С газ, проходя Т, вращает В 1 с сегментами 7. Последние, взаимодействуя с магнитами 9 катушек 10, регулируют расход газа. Необходимый дебит С устанавливают с помощью реостата по амперметру. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. (Л

Фа&.г