Газлифтный клапан Советский патент 1991 года по МПК E21B34/06 

Изобретение относится к нефтяной и газовой отраслям промышленности, в частности может быть использовано в качестве пускового и рабочего клапанов при непрерывной и периодической эксплуатации скважин газлифтным способом.

Целью изобретения является повышение надежности в работе за счет исключения влияния давления в колонне насосно-компрессорныхтруб(НКТ)на работу сильфона.

На чертеже изображен клапан, разрез, общий вид.

Газлифтный клапан включает корпус 1 с осевым и радиальными каналами, элемент 2 для фиксации корпуса 1 в мэндреле, размещенное в осевом канале корпуса седло 3 с проходным отверстием 4, размещенный с зазором 5 в проходном отверстии 4 седла 3 полый шток 6 с затвором 7 на верхнем конце, установленный с возможностью перекрытия седла 3 затвором 7, концентрично установленный и жестко связанный со штоком 6 сильфон 8, расположенный под седлом 3 и образующий со штоком 6 кольцевую полость 9.

Кроме того, устройство снабжено уста- новленным под седлом 3 между корпусом 1 и сильфоном 8 и образующим с последним герметичную полость 10, заполненную вязкой жидкостью, дополнительным сильфоном 11, нижний конец которого жестко связан со штоком 6, причем затвор 7 размещен над седлом 3, а в седле 3 на уровне радиальных каналов корпуса выполнены радиальные отверстия 12 для гидравлического сообщения кольцевой полости 9 с пространством за корпусом.

На чертеже обозначены также манжетные уплотнения 13, нижние крышки 14 и 15

сильфонов 8 и 11, гайка 16 - для соединения нижних крышек 14 и 15 со штоком 6.

Газлифтный клапан работает следующим образом.

5 Клапан опускается в скважину известными способами и устанавливается в скважинной камере (мандрели) с помощью канатной техники. При использовании клапана в качестве пускового применя0 ется существующая технология запуска без дополнительных операций, в отличие от известных технологических процессов.

При использовании клапана в качестве рабочего он устанавливается в концентрич5 ной камере или эксцентрично в мандреле.

Газ, подаваемый из затрубного пространства, поступает через радиальные отверстия 12 седла 3 и попадает в полость 9 внутреннего сильфона 8, создавая в

0 нем давление. Площадь внутреннего сильфона больше, чем площадь отверстия в седле, и поэтому за счет разности площадей и, соответственно, разности усилий, создаваемых давлением вверху и внизу, шток 6

5 отжимается вниз и плотно закрывает своим шарообразным затвором 7 вход газа в колонну НКТ. Клапан будет закрыт до тех пор, пока через канал штока 6 жидкость будет подниматься на заданную высоту h, дейст0 вуя своим давлением на внешний сильфон 11с большим диаметром вверх.

Открытие клапана произойдет при перемещении штока 6 вверх, а равновесие наступит при условии:

5Pt(Fc-f)-P3(fc-f| 01(1)

где Рт pgh - давление столба жидкости в подъемных трубах, Па;

р- плотность продавочной жидкости, кг/м ; g - ускорение силы тяжести, м/с2; h - высота подъема жидкости в лифте над клапаном, м; Рэ - затрубное давление рабочего агента, Па; Fc, fc - эффективные площади сильфонов, м ; f - площадь канала посадочного седла, м .

Открытие клапана происходит при условии

РТ(ТС - f) Р#с - f).

Введя обозначения m Fq/f; mi fc/f, получим из выражений (1) и (2) следующее:

Рз(ггч -1) /og(m-l)(3)

При достижении высоты h клапан откроется, произойдет впуск газа и выброс жидкости из подъемника, накопленной выше клапана. После выброса жидкости давление, действующее на внешний сильфон 11 вверх, снизится, и клапан закроется. Следующее открытие произойдет при достижении жидкостью заданного уровня h. Если жидкость будет подниматься непрерывно вверх, то на заданном уровне будет поддерживаться постоянный режим при установившемся минимальном расходе газа,

При установившемся режиме лифтиро- вания внутритрубное давление, действующее на открытие клапана, будет равно

Рт - рсмдп + Ру,(4)

где рем - плотность смеси газожидкостного потока, кг/м3;

h - глубина установки клапана, м;

Ру - противодавление на устье. Па.

0

5

0

5

0

Тогда по формуле (3) можно определить глубину установки клапана при непрерывном лифтировании жидкости 1 |Рз(т1-1)-Ру1 рд (т-1) Формула изобретения Газлифтный клапан, включающий в себя корпус с осевым и радиальными каналами, элемент для фиксации корпуса в мандрели, размещенное в осевом канале корпуса седло с проходным отверстием, размещенный с зазором в проходном отверстии седла полый шток с затвором на верхнем конце, усановленный с возможностью перекрытия седла затвором, концентрично установленный и жестко связанный со штоком сильфон, расположенный под седлом и образующий со штоком кольцевую полость, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности в работе за счет исключения влияния давления в колонне насосно-компрессорных труб на работу сильфока, он снабжен установленным под седлом между корпусом и сильфоном и образующим с последним герметичную полость, заполненную вязкой жидкостью, дополнительным сильфоном, нижний конец которого жестко связан со штоком, причем затвор размещен над седлом, а в седле на уровне радиальных каналов корпуса выполнены радиальные отверстия для гидравлического сообщения кольцевой полости с пространством за корпусом.

Изобретение относится к нефтяной и газовой отраслям промышленности и может быть использовано в качестве пускового и рабочего клапанов при непрерывной и периодической эксплуатации скважин газлифтным способом. Целью изобретения является повышение надежности в работе за счет исключения влияния давления в колонне НКТ на работу сильфона. Устройство включает корпус (К) 1 с осевым и радиальными каналами, элемент 2 для фиксации К в мандрели. В осевом канале К размещено седло (С) 3 с проходным отверстием 4. В проходном отверстии 4 С размещен с зазором 5 полый шток (ПШ) 6. На верхнем конце ПШ имеется затвор 7. Затвор установлен с возможностью перекрытия С. Под С концентрично ПШ установлен сильфон 8. Сильфон 8 жестко связан с ПШ и образует с ним кольцевую полость 9. Под С между К и сильфоном 8 установлен дополнительный сильфон 11, образующий с сильфоном 8 герметичную полость 10, заполненную вязкой жидкостью. Нижний конец дополнительного сильфона жестко связан с ПШ. Причем затвор 7 размещен над С, а в С на уровне радиальных каналов К выполнены радиальные отверстия 12 для гидравлического сообщения кольцевой полости 9 с пространством за К. Газ из затрубного пространства через отверстие 12 С попадает в полость 9 внутреннего сильфона 8. ПШ отжимается вниз и перекрывает своим затвором 7 вход газа в колонну НКТ. При повышении давления в НКТ, воздействующего на дополнительный сильфон, происходят поднятие ПШ и открытие доступа затрубному газу в колонну НКТ. При этом обеспечивается возможность независимого взаимодействия внутреннего сильфона с давлением газожидкостной смеси в колонне НКТ, за счет чего и достигается повышение надежности в работе. 1 ил.