Забойный штуцер Советский патент 1992 года по МПК E21B43/12 

Изобретение относится к области добычи нефти и может быть использовано для увеличения периода фонтанирования скважин с пластовой жидкостью, имеющей значительный газовый фактор.

Известен забойный штуцер, содержащий корпус с осевым каналом, устанавливаемый в муфтовое соединение колонны насосно-компрессорных труб.

Недостатком штуцера является то, что для его смены необходимо поднимать и опускать колонну труб.

Известны съемные забойные штуцеры, включающие корпус (участок трубы, в котором они устанавливаются) и установленную в нем съемную штуцирующую втулку с фиксатором и ловильной головкой. Штуцирую- щие втулки (проходное сечение штуцера) подбирают (рассчитывают) из условия поддержания заданного уровня жидкости в скважине. Энергия газа, выделяющегося на штуцере из скважинной жидкости, используется для подъема жидкости.

Недостатком таких штуцеров является то, что они ненадежны при эксплуатации их в пескопроявляющих скважинах. Отложения песка затрудняют или исключают возможность извлечения съемной втулки без их предварительной промывки.

Кроме того, забойные штуцеры не реагируют на изменение плотности (веса)жидкости, например, при повышении обводненности продукции скважины. При увеличении плотности жидкости повышается забойное давление,-что отрицательно сказывается на дальнейшей эксплуатации скважины,

Целью изобретения является повышение надежности работы забойного штуцера в пескопроявляющих скпажинах и предотвращение превышения заданного забойного давления.

Для достижения этой цели забойный штуцер, содержащий полый корпус с посадочным гнездом, в котором на уплотнителе установлена съемная втулка с осевым каналом, фиксатором и ловильной головкой, снабжен регулирующим узлом, выполненным в виде жестко закрепленного на боковой поверхности корпуса патрубка с клапанным седлом в одном из его торцов и подпружиненным ступенчатым штоком, пропущенным через отверстие в другом торце и размещенным в патрубке с возможностью перекрытия клапанного седла, при этом полость патрубка сообщена каналом с полостью корпуса выше его посадочного гнезда.

Существенно новым является то, что до- полнительный патрубок выполняет функцию перепускного клапана предельного

давления и обеспечивает сброс жидкости из затрубного пространства в колонну труб, на которой установлен забойный штуцер. Кроме того, перед извлечением штуцирующего

патрубка корпус легко промыть от отложений мехпримесей, что обеспечит надежное зацепление канатного инструмента за ло- вильную головку.

На чертеже показан забойный штуцер,

0 общий вид.

Забойный штуцер содержит полый корпус 1 с посадочным гнездом 2, в котором на уплотнителе 3 установлена съемная втулка 4 с осевым каналом 5, фиксатором 6 и ло5 вильной головкой 7. Полость корпуса 1 выше посадочного гнезда 2 сообщается радиальным каналом 8 с полостью регулирующего узла, выполненного в виде патрубка 9, жестко закрепленного на боковой поверхности

0 корпуса 1. Патрубок 9 снабжен с верхнего торца клапанным седлом (клапаном) 10, а через отверстие 11 в нижнем торце пропущен ступенчатый шток 12, размещенный в полости патрубка с возможностью перекры5 тия клапанного седла 10 своим верхним торцом, выполняющим функцию клапанного затвора,. Шток 12 поджат к седлу пружиной 13.

Регулирующий узел выполнен так, что

0 при закрытом клапане 10 у ступенчатого штока 12 площадь сечения, воспринимающего давление из эатрубного пространства сверху, больше площади его сечения в нижней части, пропущенной через отверстие 11.

5 Штуцер работает следующим образом. Поток пластовой жидкости под действием забойного давления поступает в осевой канал 5, где давление снижается до оптимального, при котором рационально расходуется

0 пластовая энергия и за счет дополнительно выделяющегося газа за штуцером продляется период фонтанирования скважин, а также снижается ее пульсация.

Скважинная жидкость давлением из за5 трубного пространства, действуя на площади торцов штока, создает усилие, направленное на открытие клапана 10. Пружина 13 имеет усилие, превышающее усилие, создаваемое разницей площадей

0 торцов штока 12. Причем данное превышение усилия пружины сохраняется до определенного верхнего предела давления затрубного пространства. Это усилие регулируется гайкой 14,

5 При увеличении по каким-либо причинам забойного давления (повышение обводненности, повышение давления от системы поддержания пластового давления и др.) нарушается оптимальный режим отбора пластовой жидкости - появляется возможность

повышенных отборов. При этом усилие давления на разницу площадей торцов штока 12 становится больше усилия пружины и клапан 10 открывается, создавая дополнительный поток пластовой жидкости и уста- навлива-я тем самым оптимальный режим работы скважины.

При понижении забойного давления клапан 10 закрывается и восстанавливается первоначальный режим отбора жидкости.

Глубина установки .забойного штуцера и усилие пружины 13 рассчитываются индивидуально для каждой скважины, обеспечивая оптимальный режим отбора жидкости.

При переходе скважины на иной режим работы съемная втулка 4 извлекается с помощью канатного инструмента и заменяется другой с диаметром штуцирующего сечения соответствующего размера. Практика эксплуатации забойных устройств по- казала, что при остановке скважины, а также при малых дебитах и больших пескоп- роявлениях, образуются песчаные пробки препятствующие фиксации наконечника канатного инструмента за ловильную голо-- вку 7 при извлечении съемной штуцирующей втулки 4. Для надежной фиксации наконечника ловильного инструмента производится промывка подъемных труб через клапан 10 путем создания повышенного давления в затрубном пространстве.

Экономическая эффективность применения, забойного штуцера определится от увеличения дебита фонтанных скважин и продления периода их фонтанирования. Формула изобретения Забойный штуцер, содержащий полый корпус с посадочным гнездом, в котором на уплотнителе установлена съемная втулка с осевым каналом, фиксатором и ловильной головкой, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы в пе- скопроявляющих скважинах и предотвращения превышения заданного забойного давления, он снабжен регулирующим узлом, выполненным в виде жестко закрепленного на боковой поверхности корпуса патрубка с клапанным седлом в одном торце патрубка и подпружиненным ступенчатым штоком, пропущенным через отверстие в другом торце и размещенным в патрубке с возможностью перекрытия клапанного седла, при этом полость патрубка сообщена каналом с полостью корпуса выше его посадочного гнезда.

Изобретение может быть использовано для регулирования отбора жидкости из скважин с высоким газовым фактором и позволяет повысить надежность работы в пес- копроявляющих скважинах и предотвратить превышение заданного забойного давления лри повышении обводненности нефти. Штуцер содержит корпус 1 с посадочным гнездом 2, в котором установлена съемная шту- цирующая втулка 4 с осевым каналом 5, фиксатором 6 и ловильной головкой 7, и регулирующий узел. Регулирующий узел выполнен в виде жестко закрепленного на боковой поверхности корпуса патрубка 9 с клапанным седлом 10 в одном торце и подпружиненным ступенчатым штоком 12, пропущенным через отверстие 11 в другом торце. Ступенчатый шток размещен в патрубке с возможностью перекрытия клапанного седла. Полость патрубка сообщена каналом с полостью корпуса выше посадочного гнезда. Такая конструкция обеспечивает возможность промывки корпуса перед извлечением съемного штуцирующего патрубка. 1 ил. w w Ё VJI VJ ю CJ ь 4