Газлифтный клапан Советский патент 1992 года по МПК E21B34/06 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при периодической эксплуатации малодебитных нефтяных скважин.

Известен газлифтный клапан, включающий корпус, в котором концентрично размещен шток, основной сильфом, жестко связанный со штоком и образующий с корпусом камеру, заполненную вязкой жидкостью и сжатым газом, затвор, жестко связанный со штоком, седло с перепускными отверстиями, узел зарядки и обратный клапан (Gas Lift production каталог CAM- CO, 1983 г., стр. 1125, клапан R-25).

Недостатками известной конструкции, при использовании ее в малодебитных скважинах является то, что небольшое давление зарядки выбранное исходя из величины столба жидкости в НКТ приводит к разрядке до этой величины давления в затрубном пространстве скважины при периодической эксплуатации. Это вызывает неоправданные потери газа. Кроме того, подача газа в НКТ и действие трубного давления на силь- фон осуществляется через одни и те же отверстия в седле клапана. Это также снижает эффективность его применения.

Наиболее близким к изобретению является газлифтный клапан, содержащий корпус, в котором концентрично размещен шток, основной сильфон, жестко связанный со штоком и образующий вместе с корпусом камеру, заполненную сжатым газом, затвор, жестко связанный со штоком, седло, узел зарядки, обратный клапан и дополнительный сильфон имеющий диаметр меньше диаметра -основного сильфона (см. А.с. СССР N 973798, кл. Е 21 В 43/00, 1980 г., Клапан газлифтный).

Этот клапан более эффективен при периодической эксплуатации,так как наличие дополнительного сильфонэ меньшего диаметра позволяет увеличить давление открытия от действия давления закачиваемого газа, при небольшой величине давления зарядки. Небольшая величина давления зарядки создает небольшое усилие на шток клапана, а это в свою очередь увеличивает влияние действия столба жидкости в трубах при открытии клапана. Однако основное действие для открытия клапана по прежнему оказывает давление закачиваемого газа. Это снижает эффективность его применения.

Кроме того, у известных клапанов нейтральная вязкая жидкость, обеспечивающая плавный ход штока, заполняет основной сильфон клапана и нижнюю часть зарядной камеры, что уменьшает ее обьем. а смешиваемость с заряжаемым азотом а.ижает эффективность применения вязкой жидкости. Цель изобретения - повышение надежности работы при одновременном расширении функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что клапан снабжен установленной в полости корпуса между седлом и дополнительным сильфоном поперечной перегородкой с вы0 гаолненным в ней осевым отверстием для прохода штока с зазором. В корпусе между перегородкой и дополнительным сильфоном над верхним кольцевым уплотнением выполнены радиальные каналы для подачи

5 управляющего давления. Шток клапана соединенный с сильфонами клапана, проходя через отверстие в перегородке, перекрывает центральное отверстие в седле, выполненном в виде муфты перекрестного потока.

0 Причем площадь осевых каналов, гидравлически связывающих верхнюю и нижнюю полости корпуса больше, чем площадь кольцевого зазора между штоком и поперечной перегородкой. Кроме того эффектив5 пая площадь дополнительного сильфона во столько раз больше эффективной площади основного сильфона, во столько раз давление открытия клапана больше давления зарядки основного сильфона. Между двумя

0 сильфонами также имеется дополнительная поперечная перегородка с осевым отверстием для размещения в нем с зазором штока, что позволяет залитой в дополнительный сильфон вязкой жидкости демпфировать че5 рез него, обеспечивая плавный ход штока.

На чертеже представлен общий вид клапана.

Клапан газлифтный состоит из корпуса 1, в верхней части которого расположен

0 узел зарядки 2. Внутри корпуса размещен основной сильфон 3, образующий с корпусом камеру 12, заряжаемую сжатым газом через узел зарядки. К нижнему торцу сильфона 3 прикреплен шток А, который проходя

5 через отверстие 13 в дополнительной поперечной перегородке 5, соединен с нижним торцом дополнительного сильфона 6, и проходя через отверстие 14 в перегородке 7 соединен с затвором 8, перекрывающим

0 центральное отверстие о седле 9. Седло 9 выполнено в виде муфты перекрестного потока. Радиальный канал 15, сообщенный с центральным отверстием, расположен между кольцевыми уплогнительными манжета5 ми 10, а осевые каналы гидравлически связывают верхнюю часть корпуса с узлом обратного клапана 11, где расположены выходные отверстия 16 клапана, через которые газ попадает в скважину. Над перегородкой 7 в корпусе выполнены радиальмые отверстия 17, над кольцевыми уп- лотнительными манжетами 10. обеспечивающие действие управляющего давления на дополнительной сильфон 6.

Клапан тарируется на стенде на величину давления открытия равную действию давления столба жидкости в трубах на дополнительный сильфон 6 большего диаметра. При этом давление зарядки будет больше давления открытия во столько раз, во сколько раз эффективная площадь силь- фона б больше эффективной площади основного сильфона 3.

Клапан работает следующим образом: Давление газа в затрубном пространстве взаимодействует через канал 15 и шток 4 с давлением зарядки основного сильфона 3. Давление жидкости в трубном пространстве взаимодействует через каналы 14 в корпусе с дополнительным сильфоном 6 большей эффективной площади.

Установленный в скважинной камере на месте рабочего клапана, клапан находится под действием как трубного, так и зэтруб- ного давления. Давление закачиваемого газа о затрубное пространство не должно превышать давление зарядки, тогда клапан откроется при достаточном давлении столба жидкости в трубах. Учитывая разницу в эффективных площадях сильфонов 3 и 6, в момент открытия клапана давление газа в затрубном пространстве во столько раз будет превосходить давление жидкости в трубах, во столько раз эффективная площадь дополнительного сильфона больше эффективной площади основного Это обеспечит продавку жидкости из труб на поверхность. После это давление в трубах снизится, что повлечет за собой закрытие клапана. Учитывая соотношение зарядного давления и дав- ление закачиваемого газа, разрядка затрубиого пространства не произойдет, Таким образом, данный клапан наиболее эффективен при эксплуатации малодебит- ных скважин периодическим газлифтным способом.

Формула изобретения 1. Газлифтный клапан, содержащий корпус, седло с проходным каналом образующее с корпусом верхнюю и нижнюю гидравлически связанные полости обратный

клапан, расположенный под седлом, основной сильфон. установленный в верхней полости и образующий с корпусом камеру для сжатого газа, концентрично расположен- 5 ный в корпусе шток с затвором, верхним концом жестко связанный с основным сильфоном, дополнительный сильфон, расположенный под основным и образующий с ним камеру, верхний конец которого соединен с

0 корпусом, а нижний - со штоком, установленные на боковой наружной поверхности корпуса два ряда кольцевых эластичных уплотнений, между которыми в стенках корпуса выполнены входные радиальные каналы,

5 и узел зарядки основного сильфона. о т л и- чающийся тем. что. с целью повышения надежности его работы при одновременном расширении функциональных возможностей за счет увеличения давления открытия

0 клапана при заданных давлениях зарядки, он снабжен установленной в полости корпуса между седлом и дополнительным сильфоном поперечной перегородкой с выполненным в ней осевым отверстием для

5 прохода с зазором штока, в корпусе между перегородкой и дополнительным сильфоном над верхним кольцевым уплотнением выполнены радиальные каналы дпг пода- управляющего давления, седло выполнено

0 в виде муфты перекрестного потока и установлено своими радиальными каналами нз- против входных каналов корпуса, а суммарная площадь осевых каналов седла, гидравлически связывающих верхнюю и

5 нижнюю полости корпуса, больше площади кольцевого зазора между штоком и поперечной перегородкой, причем эффективная площадь дополнительного сильфона во столько раз больше эффективной площади

0 основного сильфона, во сколько раз давле-0 ние открытия клапана больше давления зарядки основного сильфона.

2. Клапан по п.1,отличающийся тем, что, с целью повышения надежности

5 его работы за счет обеспечения плавности хода штока, он снабжен установленной между двумя сильфонами дополнительной поперечной перегородкой, а полость между дополнительным сильфоном и дополнитель0 ной поперечной перегородкой заполнена вязкой жидкостью.

/;

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при периодической эксплуатации малодебитных нефтяных скважин. Целью изобретения является повышение надежности работы клапана, при одновременном расширении функциональных возможностей, за счет увеличения давления открытия клапана при заданных давлениях зарядки. Клапан включает корпус (К) 1, седло 9 с проходным каналом и обратный клапан 11. Седло 9 образует с К верхнюю и нижнюю гидравлически связанные полости. В верхней полости установлен основной сильфон (ОС) 3. Причем ОС образует с К камеру 12 для сжатого газа. В К установлен шток 4 с затвором 8. Своим верхним концом шток А связан с ОС. Под ОС расположен дополнительный сильфон (ДС) 6. образующий с первым камеру. Верхний конец ДС связан с К, а нижний - со штоком 4. На боковой наружной поверхности К установлены два ряда кольцевых эластичных уплотнений (манжет 10), между которыми в стенках К выполнены входные радиальные каналы. В верхней части К установлен узел зарядки. Между седлом 9 и ДС установлена поперечная перегородка 7 с осевым отверстием 14 для прохода штока 4. Между перегородкой 7 и ДС в К выполнены радиальные отверстия 17 для подачи управляющего давления. Седло 9 выполнено в виде муфты перекрестного потока и установлено своими радиальными каналами 15 напротив входных каналов К. Суммарная площадь осевых каналов седла 9, гидравлически связывающих верхнюю и нижнюю полости К, больше, чем площадь кольцевого зазора между штоком 4 и поперечной перегородкой 7. Эффективная площадь ДС во столько раз больше эффективной площади ОС, во сколько раз давление открытия клапана больше давления зарядки ОС. Между ОС и ДС установлена дополнительная поперечная перегородка 5 с осевым отверстием 13 для размещения в нем с зазором штока 4. Полость между ДС и дополнительной перегородкой 5 заполнена-вязкой жидкостью, Учитвая разницу в эффективных площадках ОС и ДС в момент открытия клапана давление газа в затрубном пространстве во столько раз будет превосходить давление жидкости в трубах, во столько раз эффективная площадь ДС больше эффективной площади ОС. Это обеспечит продавку жидкости из труб на поверхность. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. (Л 4 О О О О 00