Газлифтный клапан Советский патент 1991 года по МПК E21B34/06 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к эксплуатации скважин, и может быть использовано при добыче нефти газлифт- ным способом.

Цель изобретения - повышение надежности работы при одновременном увеличении расходной способности за счет изменения степени неуравновешенности и обеспечения мгновенного открытия.

На фиг.1 показан клапан, общий вид; на фиг.2 - клапан, затвор которого имеет в нижней части хвостовик, общий вид; на фиг.З - узел I на фиг.2.

Устройство включает полый корпус 1 с радиальным отверстием 2 для прохода газа и обратным клапаном 3 в нижней его части, муфту 4 перекрестного течения с радиальным 5, осевым 6 и продольными 7 каналами, седлом 8 в верхней части, размещенную в корпусе 1 на уровне радиального отверстия 2 и делящую его на две полости 9 и 10, гидравлически связанные между собой посредством продольных каналов 7, расположенный над муфтой перекрестного течения 4 сильфон 11, образующий с корпусом 1 герметичную полость 12, заполненную сжатым газом, узел 13 зарядки и связанный верхним концом с сильфоном 11 шток 14 с затвором 15 в нижней части для перекрытия седла 8.

Устройство также снабжено дополнительным запорным элементом 16, выполненным в виде размещенного с кольцевым зазором 17 в осевом канале 6 муфты 4 поршня, образующего верхнюю 18 и нижнюю 19 полости, гидравлически связанные между собой через кольцевой зазор 17, а над и под радиальным каналом 5 муфты 4 выполнены дополнительные седла 20 и 21 для

поочередного взаимодействия с ними дополнительного запорного элемента 16, причем верхнее дополнительное седло 20 с площадью большей псгперечной площади

кольцевого зазора 17 и меньшей эффективной площади сильфона 11, расположено под основным седлом 8.

Кроме того, затвор 15 клапана имеет в нижней части хвостовик 22 для взаимодействия его с дополнительным запорным элементом 16 в момент закрытия клапана. На фигурах также обозначены манжетные уплотнения 23.

Газлифтный клапан работает следующим образом.

Перед спуском в скважину полость 12 клапана заряжается сжатым газом, например азотом. При этом давление зарядки сильфона 11 определяется соотношением

Рс Рт ,(1)

где Рс - давление в камере 12 сильфона 11 (давление зарядки);

Рт - давление в подъемной колонне.

Под действием давления зарядки сильфона 11 шток 14 своим затвором 15 перекрывает сечение седла 8. После спуска клапана в скважину затрубный газ с дэвлением (Рг) через кольцевой зазор 17 поступает в полость 18, при этом дополнительный запорный элемент 16 перекрывает сечение седла 21 вследствие перепада между давлением в колонные НКТ и давлением в затрубном пространстве.

Баланс сил при этом определяется

Fc - FT + Fr,(2)

где Fc PC Зэф; FT - Рт{8эф - Sc1),

aFr-Pr-Sc,(3)

где Fc - усилие, создаваемое давлением внутри сильфона;

FT - усилие, создаваемое давлением в подъемной колонне (НКТ);

Fr - усилие, создаваемое давлением за- трубного газа (рабочего агента).

Когда сумма FT + Fr превысит Fc, шток 14 клапана приподнимается и давление в полости 18 стравливается через сечения Scj седла 8 и продольные каналы 7 суммарной площадью ЈSK, при этом нагнетаемый газ приподнимает дополнительный запорный элемент, который, в свою очередь, за счет перепада давления А Р Рг - Рт приподнимается и перекрывает сечение Sr3 седла 20, полностью открывая сечение Sc седла 21, клапан открыт. При снижении трубного давления до значения, при котором силы давления сильфона превысят силы давления в подъемной колонне, шток опускается и перекрывает сечение Sc1 седла 8. При этом давление в полости 18 сравнивается с давлением газа (Рг), и запорный элемент уходит вниз, перекрывая сечение Sc2 седла 21 под перепадом давления А Р.

Принцип работы газлифтного клапана, изображенного на фиг,2, аналогичен принципу работы клапана, описанного на фиг.1, но имеются отличия в том, что на фиг.2 затвор 15 клапана имеет хвостовик 22, тем самым достигается неравенство давлений открытий и закрытия клапана. Клапан открывается так же, как и изображенный на фиг. 1. Клапан закрывается тогда, когда силы давления сильфона превысят сумму сил, создаваемых давлением рабочего агента и трубным давлением. Это происходит за счет того, что шток 14, двигаясь вниз при закрытии клапана, смещает хвостовиком 22 дополнительный запорный элемент 16 вниз, при этом затвор 15 перекрывает седло 8, а в полости 18 устанавливается давление Рг, и дополнительный запорный элемент 16 под

действием своего веса опускается на седло 21.

Формула изобретения

1.Газлйфтный клапан, включающий по- лый корпус с радиальным отверстием для

прохода газа и обратным клапаном в нижней его части, муфту перекрестного течения с радиальным, осевым и продольными кана- ами и седлом в верхней части, размещенную в корпусе на уровне его радиального отверстия и делящую его на две полости, гидравлически связанные между собой посредством продольных каналов, расположенный над муфтой перекрестного течения

сильфон, образующий с корпусом герметичную полость, заполненную сжатым газом, узел зарядки и связанный верхним концом с сильфоном шток с затвором в нижней части для перекрытия седла, отличающийс я тем, что, с целью повышения надежности в работе при одновременном увеличении расходной способности за счет изменения степени неуравновешенности и обеспечения мгновенного открытия, он снабжен дополнительным запорным элементом, выполненным в виде размещенного с кольцевым зазором в осевом канале муфты поршня, образующего верхнюю и нижнюю полости, гидравлически связанные между

собой через кольцевой зазор, а над и под радиальным каналом муфты выполнены дополнительные седла для поочередного взаимодействия с ними дополнительного запорного элемента, причем верхнее дополнительное седло расположено под основным седлом и имеет площадь больше поперечной площади кольцевого зазора и меньшей эффективной площади сильфона.

2.Клапан по п.1, отличающийся тем, что, с целью обеспечения неравенства

между давлениями при открытии и закрытии клапана, затвор имеет в нижней части хвостовик для взаимодействия его с дополнительным запорным элементом в момент закрытия клапана.

п

Vr

фиг.1

/4фагЗ

Изобретение относится к нефтедоб ва ющей пром-сти и м.б. использовано при до- бычЈ нефти газлифтным способом Цель - повышение надежности работы при одновременном увеличении расходной способности за счет изменения стелен; неуравновешенности и обеспечение мгновенного открытия. Клапан содержит полый корпус (ПК) 1 с радиальным отверстием 2 и обратным клапаном 3 и муфту перекрестно