Клапанное устройство для скважины Советский патент 1991 года по МПК E21B34/06 

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при эксплуатации насосной скважины.

Цель изобретения - повышение надежности работы устройства при эксплуатации насосных скважин.

На фиг.1 изображено устройство в составе установок насосных скважин; на фиг.2 - гши снижении динамического уровня в момент открытия устройства; на фиг.З - разрез устройства, установленного в скважинной камере.

Устройство 1 включает полый корпус 2 с двумя рядами радиальных каналов 3 и 4 и кольцевыми уплотнениями 5 на внешней поверхности, установленное в нижней части корпуса 2 седло 6 с проходным каналом 7, основной сильфон 8, размещенный в верхней части корпуса 2 и образующий с ним герметичную камеру 9 для сжатого газа, концентрично расположенный в корпусе 2 ступенчатый шток 10, жестко связанный с сильфоном 8, зарядное устройство 11 и размещенный под седлом затвор 12, связанный с нижним концом штока 10, устройство также снабжено поперечной перегородкой 13, установленной в корпусе 2 между первым и вторым рядами радиальных каналов с возможностью образования двух не связанных между собой камер 14 и 15 и дополнительным сильфоном 16с меньшей, чем у основного сильфона 8, эффективной площадью сечения, расположенным в герметичной камере 9 основного сильфона 8 и связанным своим нижним концом с верхним концом штока 10, а верхним концом - с корпусом 2, причем в верхней части корпуса 2 над дополнительным сильфоном 16 выполнен ряд дополнительных радиальных каналов 17, гидравлически связывающих камеру 18 дополнительного сильфона 16с пространством за корпусом 2.

Площадь сечения штока 10 равна эффективной площади сечения дополнительного сильфона 16.

На фиг.2 - 3 представлены также уплот- нительные кольца 19, скважинная камера 20, колонна НКТ 21, осадная колонна 22, скважинный насос 23.

Устройство работает следующим образом.

Перед спуском устройства в скважину камера 9 заряжается на расчетное давление сжатым газом в зависимости от глубины установки. Затем производится спуск устройства в скважину и установка его в скважинной камере 20. Под действием гидростатистического давления скважинная жидкость по затрубному пространству через каналы 3 действует на сильфон 8. Последний сжимается, двигая шток 10 вверх, при этом затвор 12 закрывает проходное отверстие 7 седла 6, предотвращая поступление скважинной жидкости из пласта в за- трубное пространство через ряд радиальных каналов 4.

Уравнения баланса клапана можно описать следующим образом:

2 Fx Рс(5эф-5эф) + Рн Зэф- - Рдн(8эф-3)-Рн S

(1)

} (2)

где Рс - давление заправки сильфонной камеры;

5эф - эффективная площадь нижнего сильфона;

Зэф эффективная площадь верхнего сильфона;

Рн - давление в подъемных трубах, развиваемое насосом;

Рдн - давление от динамического уровня скважины;

S - площадь отверстия В и штока 4 в нашем случае;

Из уравнения баланса видно, что устройство может открыться при уменьшении динамического уровня в затрубном пространстве.

После пуска скважины в работу при нормальном режиме скважины устройство находится в закрытом положении, а при нарушении режима скважины, в частности уменьшении динамического уровня в за- трубном пространстве, под действием усилия Рс Зэф устройство приводится в открытое положение и, пропуская скважин- ную жидкость из внутритрубного в затруб- ное пространство, ликвидирует колебания динамического уровня.

Устройство работает в автоматическом режиме и обеспечивает поддержание оптимального значения забойного давления.

30

Формула изобретения

1. Клапанное устройство для скважины, включающее полый корпус с двумя рядами радиальных каналов и кольцевыми уплотнениями на внешней поверхности, установленное в нижней части корпуса седло с проходным каналом, основной сильфон, размещенный в верхней части корпуса и образующий с ним герметичную камеру для

сжатого газа, концентрично расположенный в корпусе ступенчатый шток, жестко связанный с сильфоном, зарядное устройство и, размещенный под седлом затвор, связанный с нижним концом штока, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности его работы при эксплуатации насосных скважин, оно снабжено поперечной перегородкой, установленной в корпусе между первым и вторым рядами радиальных

каналов с возможностью образования двух не связанных между собой камер, и дополнительным сильфоном с меньшей, чем у основного сильфона, эффективной площадью сечения, расположенным в герметичной камере основного сильфона и связанным своим нижним концом с верхним концом штока, а верхним концом - с корпусом, причем в верхней части корпуса над дополнительным сильфоном выполнен ряд

дополнительных радиальных каналов, гидравлически связывающих камеру дополнительного сильфона с пространством за корпусом.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что площадь сечения штока равна эффективной площади сечения дополнительного сильфона.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и м.б. использовано при эксплуатации насосной скважины. Цель изобретения - повышение надежности работы устр-ва при эксплуатации насосных скважин. Устр-ва содержит полый корпус (ПК) 2 с двумя рядами радиальных каналов 3 и 4 и кольцевыми уплотнениями 5 на внешней поверхности. В нижней части ПК 2 установлено седло 6 с проходным каналом 7. В верхней части ПК 2 размещен основной сильфон (С) 8, который образует с ПК 2 герметичную камеру 9 для сжатого газа. Концентрично в ПК 2 расположен ступенчатый шток (СШ) 10, жестко связанный с С 8, Камера 9 имеет зарядное устр-во 11, Под седлом размещен затвор 12, связанный с нижним концом СШ 10. В ПК 2 между первым и вторым рядами каналов 3 и 4 и дополнительным С 16 установлена поперечная перегородка 13 с возможностью образования в ПК 2 двух не связанных между собой камер 14 и 15. Эффективная площадь сечения С 16 меньше, чем у С 8. Расположен С 16 в камере 9 и связан своим нижним концом с верхним концом СШ 10, а верхним концом - с ПК 2. В верхней части ПК 2 над С 16 выполнен ряд дополнительных радиальных каналов 17, гидравлически связывающих камеру 18 С 16 с пространством за ПК 2. Площадь сечения СШ равна эффективной площади сечения С 16. После пуска скважины в работу, при нормальном режиме скважины устр-во находится в закрытом положении. При нарушении режима работы, в частности уменьшении динамического уровня в затрубном пространстве, под действием усилия устр-во приводится в открытое положение и, пропуская скважинную жидкости из внутритрубного в затрубное пространство, ликвидирует колебания динамического уровня. 1 з.п.ф-лы, 3 ил. / с Os о 00 CN ы

Фиг. 7

Фиг 2

2/гг/

Фиг.