Газлифтный клапан Советский патент 1992 года по МПК E21B34/06 

9 с возможностью взаимодействия с седлом 14, под которым размещем обратный клапан. Полость над ПП выполнена герметичной и заполнена сжатым газоы.В верхней части Ш выполнено глухое отверстие. Площадь поперечного сечения Ш меньше площади поперечного сечения канала 3. В ПП выполнена пслост. для буферной жидкости, а ; атвор 9 выполнен в виде плунжера с осевым 10 и радиальными 11 каналами. Суммарная площадь поперечных сечений радиальных каналов 11 плунжера меньше площади поперечного сечения осевого 10 канала плунжера ,и меньше площади поперечиь1х сечений каналов 2 и 3. В процессе эксп «уатации скважины давление на забое поАдзрживается автоматически за счет измцне111я расхода закачиваемого газа через оадиапьные каналы 11.2 з.п.ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к нефтедобывающей пром-сти. в частности к гаэлифтной добыче нефти, и:^м.б. использовано для уп-5Фаг?равления работой'скважины путем изменения давления закачиваемого газа в затруб- ном пространстве. Целью изобретения является упрощение конструкции клапана, при одновременном обеспечении возможности управления @го работой за счет изменения давления в затрубном пространстве. Клапан содержит полый корпус 1 С входными 2 и выходными 3 каналами. Внутри корпуса выполнена поперечная перегородка (ПП) 4 с осевым отверстием. Выполнена ПП с возможностью образования с корпусом полости. В осевом отверстии ПП размещен шток (Ш) 8. Своим нижним концом Ш 8 жестко связан с затвором 9. Установлен затвор(Лсvi8

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к газлифтной добыче нефти, и может быть использовано для управления работой скважины путем изменения давления закачиваемого газа в затрубном пространстве, в том числе и автоматического поддержания заданного забойного давления в процессе эксплуатации

Известны газлифтные клапаны, состоящие из корпуса с входными и выходными каналами, узла зарядки, уплотнительных элементов, сильфона, образующего с корпусом камеру сжатого азота, штока, затвора в виде шар-седло и обратного клапана.

Известен газлифтный клапан, состоящий из корпуса с входными и выходными каналами, С ержня с узлом зарядки, уплотнительных элементов, сильфона, образующего с корпусом камеру сжатого азота,. штока и затвора в виде шар-седла.

Этот клапан не позволяет управлять его открь:тием от давления в потоке жидкости; не по,адерживает давление в потоке жидкости, а значит и на забое скважины при любых изменениях в системах нефтегазосбора, газораспределения и продуктивном пласте. Сильфонный элемент снижает срок службы клапана из-за нарушения его герметичности, имеет сложную технологию изготовления и высокую стоимость, а также ограничивает пропускную способность по газу при существующих габаритах клапана. При колебании давления нарушается герметичность пары шар-седло.

Целью изобретения является упрощение конструкции газлифтного клапана при одновременном обеспечении возможности управления егр работой за счет изменения давления в затрубном пространстве.

При использовании клапана снижается стоимость и увеличивается срок службы, увеличивается добыча нефти и (или) снижается удельный расход газа.

Цель достигается тем, что в клапане полость над перегородкой выполнена герметиц и заполнена сжатым газом, а в верхней чссги штока выполнено глухое осевое отверстие, причем площадь поперечного сечения штока меньше п ощади поперечного

сечения затвора. Это позволяет избавиться от сильфона в клапане и управлять его открытием от давления в потоке жидкости путем изменения величины рабочего давления закачиваемого газа в затрубном пространстве скважины.

При перемещении штока с затвором в корпусе клапана изменяется давление сжатого газа в полости за счет изменения его объема. Причем велич жа изменения давлеиия во многом зависит от первоначального объема полости для сжатого газа, т.е. при меньшем объеме полост изм нение давления сжатого газа прои .ходит в большей степени, что снижает то ность регулирования

давления в потоке жидкости. Чтобы сократить изменение давления в полости сжатого газа при перемещении в нем штока ,цля ограниченных габаритов газлифтного клапана в верхней части штока выполнено глухое

осевое отверстие, являющееся составной частью полости сжатого газа. В поперечной перегородке выполнена полость для буфернрй жидкости с целью повышения герметичности разобщения полости сжатого газа от

рабочей среды. Затвор выполнен в виде плунжера с осевым и радиальными каналами, причем суммарная площадь поперечных сечений радиальных каналов плунжера меньше площади поперечного сечения осе8ОГО канала плунжера и меньше площади поперечных сечений входных и выходных каналов. Этот признак обеспечивает дросселирование газа в радиальных каналах при любом положении затвора и позволяет автоматически поддерживать давление в потоке жидкости, а значит, и на забое при постоянном рабочем давлении закачиваемого газа за счет изменения сечения радиальных каналов затвора по газу при

колебании давления в системе нефтегазосбора и продуктивном пласте.

На фиг. 1 изображен газлифтный клапан в закрытом состоянии, общий вид; на фиг. 2 - то же, в открытом (регулирующем) состоянии; на фиг. 3 - клапан; на фиг. 4 - графически, поясняющие его работу, где Рг и Рп соответственно давление в потоке газа и жидкости при различных режимах; PyN и PnN - изменение устьевого и пластового давления при N-m случае; VrN - расходы газа через рабочий клапан при N-m случде, поддерживающие оптимальное давление

на забое скважин (Рз° const).

Газлифтный клапан содержит полый корпус 1 с входным, выходными 3 каналами и поперечной перегородкой 4 с осевым отверстием, узел 5 зарядки и уплотнение 6. В осевом отверстии поперечной перегородки 4 с уплотнениями 7 размещеншток 8, жестко связанный своим нижним концом с затвором 9, выполненным в виде плунжера с осевым 10и радиальными 11 каналами, причем S верхней части штока 8 имеется глухое осевое отверстие 12, являющееся составной частью герметичной полости 13 для сжатого газа. Затвор 9 размещен в седле 14 корпуса 1, имеющего уплотнение 15, которое предназначено для подбора давления открытия на стенде. Внутри корпуса 1 снизу имеются гнездо 16 и шар 17, выполняющий функцию обратного клапана.,

Газлифтный клапан работает следующим образом:

Первоначально полость 13 заполняется сжатым газом до расчетного давления через узел 5 зарядки. Затем определяется характеристическая кривая (Pг)для клапана путем расчета, а также стендовых испытаний. При расчете используется уравнение баланса сил, действующих на поперечную площадь штока 8 с затвором 9, т.е.i

. РсзЗш Рг () PnolSa ИЛИ

Pnoi-Pc3..(1-If-)

где РСЭ давление зарядки полости сжатым газом;

Prt - рабочее давление закачиваемого . газа на глубине расположения клапана при заданном 1-м режиме;

РПО) давление в потоке жидкости на глубине расположения клапана, которое равно давлению открытия клапана, соответствующее заданной величине Рг при 1-м режиме;

$ш и Зз поперечная площадь штока и затвора.

Из уравнения видно, что давления открытия клапана зависит как от значения Рсз так и от величины Рг, т.е. при постоянном

РСЗ, если меняется Рг, соответственно меняется давление открытия клапана, что является его преимуществом.

После стендовых испытаний клапан спускается в скважину на расчетную глубину, найденную при проектировании газлифтной установки. Затем, используя Рпо f(Pr). рассчитывают зависимость

РзгПРгу)

0 где РЗ - забойное давление скважины, соответствующее РПО;

Pry - устьевое давление закачиваемого газа в затрубном пространстве скважины, соответствующее Рг.

5 При управлении работой скважины используется зависимость Рз f(Pry), т.е. задаются и поддерживаются с помощью устьевого регулятора различные значения давления газа Pryi (фиг. 3), исходя из забойных давлений Pai, и замеряются соответствующие значения дебитов жидкости Ож1. далее строится кривая Ож f(Pry) Выбирается оптимальная величина рабочего давления газа исходя из значения

5 рационального забойного давления или требуемого дебита жидкости. Величина Р гу устанавливается и поддерживается с помощьюрегулятора 18 давления газа, установленного на устье скважины. Клапан

0 открывается при постоянном Ргу от давления потока жидкости, действующего снизу на поперечную площадь затвора 9. При открытии клапана шток 8 с затвором 9 перемещаются вверх, и рабочий газ поступает в

5 подьемник, проходя через каналы 2. 11. 10 и 3. При этом жидкость разгазируется и поднимается на поверхность скважины.

В процессе эксплуатации.скважины давление на забое (фиг. 3), соответствующее

0 заданному Pry, поддерживается автоматически за счет изменения расхода закачиваемого газа через радиальные каналы 11, т.е. при изменении давления в системе нефтегазосбора или пласте давление на забое практически не меняется по причину перемещения затвора 9 вверх или вниз под действием давления в потоке жидкости на его поперечную площадь, вследствие чего радиальные каналы 11 дополнительно открываются или, наоборот, перекрываются, тем самым клапан изменяет расход газа, инжектируемого в подьемник. и обеспечивает компенсацию возмущающих воздействий (изменение давления) со стороны

5 нефтегазосбора и (или) пласта IS, что также является важным преимуществом данного клапана.

Форм,ула изобретения 1, Газлифтный клапан, включающий полый корпус с входными и выходными каналамй и попереч1 ой перегородкой с осевым отверстием, выполненной с возможностью образования с корпусом полости, шток, размещенный в осевом отверстии поперечной перегородки, жестко связанный своим нижним концом с затвором, седло и узел зарядки, о т л и ч а ю щи и с я тем, что, с целью упрощения конструкции клапана при одновременном обеспечений возможности управления его работой за счет изменения давления в затрубном пространстве, полость над перегородкой выполнена герметич««ой и заполнена сжатым газом, а в верхней час1м штока выполнено глухое осевде отверстие, причем площадь попе ючного сечения штока меньше площади поперечного сечения затвора.

3.Клапан по пп. 1 и 2, от л ич а ю щи йс я тем, что затвор оыполнен в вцде плунжера с осевым и радактьными каналами, причем суммарная плоирдь поп)ечных сечений радиальных каналов плунжера меньше площади поперечного сечения осевого канала плунжера и меньше площади поперечных сече. НИИ входных и выходных каналов. --.-.JriL, Г«С к: линии систамы гаэосбора иг, от линии газораспре целителя f РЬлн