Газлифтный клапан пневмогидравлического действия Советский патент 1992 года по МПК E21B34/06 

XI

О 00

XI ел

боковой наружной поверхности ПК установлены два ряда кольцевых эластичных уплотнений 14. В верхней части ПК размещен узел зарядки 5, В полости ПК установлены концентрично неподвижные соосные друг другу нижний направляющий шток (ННШ) 10 и верхний направляющий шток (ВНШ) 6. Наружный диаметр ВНШ больше, чем в ННШ. Установлен ВНШ, имеющий сквозное осевое отверстие, с образованием с ПК камеры 4 для сжатого газа, выполненный в ННШ осевой канал 12 заглушен сверху. Кроме того, в ННШ выполнены ряды радиальных отверстий 13 для гидравлического сообщения полости ПК с его выходными каналами. Одновременно на ВНШ и ННШ установлен поршень 8 с возможностью осевого перемещения относительно них и перекрытия радиальных отверстий 13 в ННШ, в крайнем нижнем своем положении. В поршне выполнен ступенчатый осевой канал. На ВНШ и ННШ выполнены ограничители 7 и

11перемещения поршня 8. Газ из затрубно- го пространства поступает в полость клапана, а затем через каналы 13 в осевой канал

12ННШ и далее через выходные отверстия в колонну НКТ, совершая работу по подъему жидкости. При достижении заданного давления поршень постепенно перекрывает радиальные каналы 13 ННШ, тем самым уменьшая расход газа через клапан вплоть до полного его закрытия. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к газлифтной добыче нефти, и может быть применено для управления работой скважины путем изменения рабочего давления закачиваемого газа, в том числе и автоматического поддержания оптимального режима в процессе эксплуатации. Целью изобретения является повышение эффективности управления работой клапана путем изменения устьевого давления закачиваемого газа либо по заданному забойному давлению при одновременно повышении надежности его работы. Клапан включает полый корпус (ПК) 1 с входными 2 и выходными каналами. На

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к газлифтной добыче нефти и может быть применено для управления работой скважины путем изменения рабочего давления закачиваемого газа, в том числе и автоматического поддержания оптимального режима в процессе эксплуатации.

Известно устройство, содержащее полый корпус с входными и выходными отверстиями, узел зарядки, уплотнительные элементы, сильфон, жестко связанный со штоком и затвор в виде плунжера с продольными каналами.

Также известен газлифтный клапан, состоящий из корпуса с радиальными каналами, стержня с узлом зарядки, сильфонной камеры, заполненной сжатым азотом, пары шток-седло и уплотнительных элементов.

Этот клапан имеет следующие недостатки:

-невозможность постоянно поддерживать заданное забойное давление в любой момент времени, что снижает эффективность работы скважин;.

-малая надежность в работе сильфона из-за того, что в спиралях винтов сильфона откладывается грязь, препятствующая его движению (клапан не будет открываться или закрываться, когда необходимо) или, если скважина заполнена жидкостью, результирующее давление снаружи клапана может оказаться вполне достаточным, чтобы деформировать сильфон;

-кроме того, попадание мехпримесей на витки сильфона приводит к механическому износу по наружной поверхности и разгерметизации, а также технологии изготовления сильфонного узла, процесс - сложный и дорогостоящий.

Целью изобретения является повышение эффективности управления работой клапана путем изменения устьевого давления закачиваемого газа, либо по

заданному забойному давлению при одновременном повышении надежности его работы.

Положительный эффект при использовании изобретения заключается в увеличении добычи нефти и (или) снижении удельного расхода газа за счет возможности выбора оптимального забойного давления и автоматического поддержания его значения в процессе эксплуатации газлифтной скважины.

Газлифтный клапан снабжен установленными концентрично в полости корпуса двумя неподвижными соосными направляющими штоками и поршнем с выполненным

в нем ступенчатым осевым каналом, причем верхний направляющий шток выполнен большего диаметра, имеет сквозное осевое отверстие и установлен с образованием с корпусом камеры для сжатого газа, а в нижнем выполнены заглушенный сверху осевой канал и ряды радиальных отверстий для гидравлического сообщения полости корпуса с его выходными каналами, а поршень установлен на штоках с возможностью осевого

перемещения относительно них и перекрытия радиальных отверстий нижнего штока в крайнем нижнем своем положении, Совокупность этих технических решений позволяет отказаться в газлифтном клапане от

применения традиционного сильфонного узла.

На соосных направляющих штоках выполнены ограничители перемещения поршня, что позволяет иметь фиксированные

верхнее и нижнее положения поршня.

На фиг.1 показан газлифтный клапан пневмогидравличрского действия в закрытом положении; на фиг.2 - то же, в открытом (регулирующем) положении,

Газлифтный клапан пневмогидравличе- ского действия состоит из корпуса 1 с радиальными каналами 2, сепарирующего или диспергирующего узла 3, камеры 4 со сжатым газом, узла 5 зарядки, полого штока 6 с ограничителем перемещения поршня 7, поршня 8 с уплотнительными элементами 9, штока 10 с ограничителем перемещения поршня 11, осевым каналом 12 и радиальными каналами 13 для регулирования объема поступающей среды. На корпусе установлены уплотнительные манжеты 14, служащие для разделения сред в месте установки клапана.

Уравнение баланса сил, действующих на состояние клапана, следующее:

Рмин X ДЗн Рз х ДЗВ

О)

Рз

х ДЗН

ASB

где Рмин - давление закачиваемого газа в точке установки клапана или забойное давление при котором клапан должен быть закрыт;

ДЗн - разность наружных торцевых эффективных площадей поршня;

ДЗв - разность внутренних торцевых эффективных площадей поршня;

Рз - давление зарядки газом.

Газлифтный клапан пневмогидравличе- ского действия работает следующим образом.

Перед спуском клапана в скважину определяются его рабочие характеристики:

-задается минимально допустимое значение забойного давления или давления закачиваемого газа (Рмин);

-заряжается газом через узел зарядки 5 на расчетное давление по формуле баланса сил;

-далее клапан подвергается стендовым испытаниям по контролю за давлением открытия клапана.

Спуск в скважину клапана и его установка производится известным способом на стандартном канатном инструменте. Давление в кольцевом пространстве скважины воздействует через радиальные каналы 2 на поршень 8 и при превышении давления над заданным давлением (Рмин), поршень 8 начинает движение по штокам 6 и 10 в направлении узла зарядка 4 открывая радиальные

каналы 13 в штоке 10 и откроется тем больше каналов, чем выше давление над заданным давлением (Рмин).

Компримированный газ высокого дав5 ления или сквзжинная жидкость (при пуске скважины в работу после остановки) под давлением этого газа через радиальные каналы 2 в корпусе поступает в полость клапа10 на, а через радиальные каналы 13 в осевой канал 12 штока 10 и затем, через диспергирующий или сепарирующий узел 3, в колонну насосно-компрессорных труб и по ним до устья скважины в систему нефтесбора, со15 вершив полезную работу по подъему сква- жинной жидкости.

При достижении давления в кольцевом пространстве до заданного (Рмин), поршень 8 движется в противоположном направле20 нии, постепенно перекрывая радиальные каналы 13 штока 10, тем самым уменьшая расход через клапан газа до его полного закрытия.

При превышении давления в кольцевом

25 пространстве над заданным (РМИн) - цикл повторяется.

Формула изобретения

40 надежности в работе, он снабжен установленными концентрично в полости корпуса двумя неподвижными соосными направляющими штоками и поршнем с выполненным в нем ступенчатым осевым каналом, причем

45 верхний направляющий шток выполнен большего диаметра, имеет сквозное осевое отверстие и установлен с образованием с корпусом камеры для сжатого газа, а в нижнем штоке выполнены заглушенный сверху

50 осевой канал и ряды радиальных отверстий для гидравлического сообщения полости корпуса с его выходными каналами, поршень установлен на штоках с возможностью осевого перемещения относительно них и

55 перекрытия радиальных отверстий нижнего штока в крайнем нижнем своем положении.

2.Клапан по п.1,отличающийся тем, что на штоках выполнены ограничители перемещения поршня.