Периодический газлифт Советский патент 1993 года по МПК E21B43/00 F04F1/20 

1

00

о

Ю

-Гь

ел

Изобретение относится к нефтяной промышленности, а конкретно к эксплуатации нефтяных малодебитных скважин установками периодического газлифта.

Известен периодический газлифт, со- держащий камеру смещения с приемным и рабочим газлифтным клапанами, пакер, колонну лифтовых труб, трубопровод сжатого газа, газоотводную трубку, обратный кла- пан-отсекатель, камеру замещения, пуско- вой блок, запорный исполнительный орган, реле времени накопления жидкости в камеру смещения, реле времени выдавливания жидкости из камеры смещения в камеру замещения, счетчик циклов накопления жид- кости в камеру смещения и реле времени выдавливания жидкости из камеры замещения в выкидную линию авт.св. СССР № 1390441,кл. Е 21 В 43/00,1988.

Недостатком данного периодического газлифта является то, что если время, определенное экспериментальным путем и установленное в реле времени выдавливания жидкости из камеры смещения в камеру замещения, найдено с учетом того, что в мо- мент выдавливания жидкости в камеру замещения в ней не имеется столба жидкости, то, начиная с второго цикла накопления жидкости в камеру смещения в процессе выдавливания, не вся жидкость выдавлива- ется из камеры смещения в камеру замещения, Этому способствует противодавление столба жидкости, накопленной в камере замещения. Если же время выдавливания жидкости из камеры смещения в камеру за- мещения определено с учетом противодавления столба жидкости, выдавленной в камеру замещения во всех заранее устанавливаемых (в счетчике циклов накопления жидкости в камере смещения) количество циклах, то в этом случае, начиная с первого же цикла выдавливания жидкости из камеры смещения в камеру замещения, с исключением последнего цикла, в каждом цикле имеют место потери определенного количе- ства сжатого нагнетаемого газа. Если время выдавливания жидкости из камеры смещения в камеру замещения устанавливается с учетом столба жидкости, выдавленной в камеру замещения до какого-нибудь промежу- точного цикла, то только при соответствующем (в одном) промежуточном цикле выдавливания из камеры смещения в камеру замещения не имеют место потери сжатого газа или невыдавленной жидкости из камеры смещения. В остальных по счету меньших циклах выдавливания имеют место потери сжатого газа, а в по счету больших циклах имеет место невыдавливание жидкости из камеры смещения в камеру замещения.

Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому периодическому газлифту является периодический газлифт, содержащий камеру смещения с приемным и рабочим газлифтными клапанами, пакер, колонну лифтовых труб, трубопровод сжатого газа, обратный клапан-отсекатель, газоотводную трубку, камеру замещения, пусковой блок, запорный исполнительный орган, реле времени и счетчик циклов накопления жидкости в камеру смещения, датчик давления сжатого газа и логический блок.

Недостаток данного периодического газлифта заключается в следующем. Обычно в промыслах малодебитных нефтяных скважин наблюдается естественное падение продуктивности пласта. Поэтому с течением астрономического времени t в данном периодическом газлифте приток жидкости из пласта в камеру смещения за время, установленное в реле времени, уменьшается и тем самым имеет место недобор жидкости на величину Д QKc VKC-QKC, где VKc - полез- ный объем камеры смещения; ОКс - объем жидкости, накопленный в камеру смещения за время, установленное в реле времени, причем чем больше астрономическое время, тем больше становится величина Д QKC. Это приводит к тому, что объем жидкости Окз накопленный в камере замещения, за количество циклов п, установленное в счетчике циклов накопления жидкости в камеру смещения и выдавливаемое из камеры замещения в выкидную линию через колонны лифтовых труб, становится меньше предусмотренного на величину ДОКз n VKc-Qio. Причем чем больше астрономическое время, тем больше становится величина Д Окз.

Но несмотря на это, для выдавливания жидкости из камеры замещения в выкидную линию в скважину подается такое количество сжатого газа Окз (независимо от объема накопленной жидкости в камеру замещения Окз), которое повышает давление в затруб- ном пространстве до величины РКкз, необходимой для открывания рабочего газлифтного клапана, сообщающего камеру замещения с затрубным пространством. Так как сжатый газ в количестве Скз, выдавливает жидкость в объеме n VKc, поэтому при выдавливании жидкости в объеме Окз n VKC из камеры замещения в выкидную линию в данном периодическом газлифте имеют место потери определенного количество газа, т.е. увеличение удельного расхода газа на 1 т добываемой жидкости из скважины.

Целью изобретения является повышение эффективности работы периодического газлифта.

Цель достигается тем, что периодический газлифт, содержащий камеру смещения с приемным и рабочим газлифтными клапанами, пакер, колонну лифтовых труб, трубопровод сжатого газа, обратный кла- пан-отсекатель, газоотводную трубку, камеру замещения, пусковой блок, запорный исполнительный орган, реле времени накопления жидкости в камеру смещения, дат- чик давления, установленный после запорного исполнительного органа на трубопроводе сжатого газа, и логический блок, причем первый выход реле времени соединен с первым входом пускового блока, выход которого соединен с запорным исполнительным органом, второй выход подключен к второму входу логического блока, первый вход логического блока соединен с выходом датчика давления, первый выход логического блока соединен с вторым входом пускового блока, а второй выход - с входом реле времени, дополнительно снабжен элементом сравнения.

При проведении патентных исследований не обнаружены технические решения, известные в науке и технике, со сходными признаками. В связи с этим можно сделать вывод о том, что заявляемое техническое решение обладает существенными отличиями.

На чертеже представлена схема предлагаемого газлифта.

Газлифт состоит из камеры 1 смещения с приемным 2 и рабочим 3 газлифтными клапанами, пакера 4, колонны лифтовых труб 5 с пусковым газлифтным клапаном б, газоотводящей трубки 7, обратного клапа- на-отсекателя 8, камеры 9 замещения, снаб- женной рабочим клапаном 10 и хвостовиком 11, выкидной линии 12, скважины 20, запорного исполнительного органа 13,датчика 17 давления,установленного после запорного исполнительного органа на трубопроводе 21 сжатого газа, узла 19 управления, содержащего реле 14 времени накопления жидкости в камеру смещения, элемент 15 сравнения, пусковой блок 16, логический блок 18. Причем узел 19 управления включает в себя реле 14 времени накопления жидкости в камеру смещения и логический блок 18, которые соединены между собой, а их выходы подключены через пусковой блок 16 к запорному исполнительному органу 13. Первый вход логического блока 18 соединен с датчиком

17 давления, а второй вход - с выходом элемента 15 сравнения. Вход элемента 15 сравнения соединен с выходом датчика 17 давления.

Газлифт работает следующим образом. В скважину 20 спускается подземная часть газлифта. Устье скважины 20 оборудуется запорным исполнительным органом 13, трубопроводом 21 сжатого газа, датчи0 ком 17 давления и узлом 19 управления.

В камеру 1 смещения через приемный клапан 2 поступает пластовая жидкость (нефть), отсепарированный газ, который по газоотводящей трубке 7 поступает в лифто5 вые трубы 5. Одновременно в узле 19 управления включается в работу реле 14 времени накопления жидкости в камере 1 смещения. По окончании заданного периода, накопления реле 14 времени через пусковой блок 16

0 производит открывание запорного исполнительного органа 13 и одновременно подает сигнал на логический блок 18. При открытом состоянии запорного исполнительного органа 13 через него в затрубное

5 пространство скважины 20 поступает рабочий агент (сжатый газ), который при определенном давлении открывает рабочий газлифтный клапан 3. Рабочий агент поступает в камеру 1 смещения и выдавливает из

0 нее накопившийся столб жидкости в камеру 9 замещения.

Поступившая жидкость в камеру 9 замещения удерживается в ней благодаря обратному клапану-отсекателю 8. Конец процесса

5 выдавливания определяется изменением знака первой производной давления сжатого газа после запорного исполнительного органа. Для этого логический блок 18 с подачей сигнала от реле времени начинает

0 сравнивать текущее значение давления сжатого газа после запорного исполнительного органа, непрерывно полученные от датчика 17, с величиной, необходимой для открывания рабочего газлифтного клапана

5 3. После достижения этой величины в логическом блоке 18 определяется знак первой производной давления сжатого газа. Подача команды на закрытие запорного исполни- тельного органа 13 осуществляется с

0 логического блока 18 через пусковой блок 16 в тот момент, когда знак первой производной давления сжатого газа становится отрицательным. Это объясняется тем, что с момента открывания рабочего газлифтного

5 клапана 3 противодавление столба жидкости, накопленной в камере смещения, способствует увеличению давления сжатогс газа после запорного исполнительного органа в процессе выдавливания жидкости и; камеры 1 смещения в камеру 9 замещения

При этом знак первой производной давления нагнетаемого газа остается положительным. После того как значение давления нагнетаемого газа достигает величины, которая достаточна для выдавливания столба жидкости из камеры 1 смещения в камеру замещения, значение давления остается постоянным. При этом знак первой производной давления сжатого газа находится на границе изменения от положительного на отрицательный. За это время происходит выдавливание жидкости из камеры 1 смещения в камеру 9 замещения. Когда процесс выдавливания заканчивается, освобождается начало газоотводящей трубки 7 в камере смещения и сжатый газ через нее поступает в колонну лифтовых труб 5. Это способствует уменьшению (падения) давления сжатого газа после запорного исполнительного органа и тем самым становлению знака ее первой производной отрицательным.

Одновременно с подачей команды на закрытие запорного исполнительного органа 13 с логического блока подается сигнал на включение реле 14 времени накопления жидкости в камеру смещения.

Далее процессе накопления жидкости в камере 1 смещения и ее выдавливания в камеру 9 замещения повторяется. В камере 9 замещении при каждом цикле выдавлива- ния жидкости соответственно увеличивается объем жидкости.

Если при очередном выдавливании жидкости из камеры смещения в камеру замещения давление сжатого газа становится РСг близко к величине, необходимой для открывания рабочего газлифтного клапана 10 (т.е. РСГ Рккз-К Л Р, где Рккз - величина давления, необходимого для закрытия рабочего газлифтного клапана 10; ДР-величи- на давления, созданная уровнем столба жидкости при наполнении полезного объема камеры смещения; К(К 1 )- коэффициент), то с выхода элемента 15 сравнения поступает сигнал на второй входлогическо- го блока 18. При этом сжатый газ, поступая в затрубное пространство скважины 20, через рабочий газлифтный клапан 3 выдавливает жидкость из камеры 1 смещения в камеру 9 замещения. С подачей сигнала из элемента 15 сравнения в логическом блоке 18 начинается сравнение текущего значения давления сжатого газа после запорного исполнительного органа, непрерывно получаемого от датчика 17, с величиной, кото- рой необходимо для открывания рабочего газлифтного клапана 10, и определение знака первой производной давления сжатого газа после запорного исполнительного органа. С достижением давления сжатого газа величины, необходимой для открывания рабочего газлифтного клапана 10, последний открывается и газ поступает в камеру 9 замещения. Происходит процессе выдавливания жидкости из камеры 9 замещения через хвостовик 11 по лифтовым трубам 5 в выкидную линию 12. При этом противодавление столба жидкости, накопленной в камере замещения, способствует увеличению давления сжатого газа после запорного исполнительного органа в процессе выдавливания жидкости из камеры 9 замещения в выкидную линию 12. В процессе выдавливания после достижения определенной величины давление нагнетаемого газа остается постоянным. Когда заканчивается процесс выдавливания давление сжатого газа начинает уменьшаться и тем самым знак ее первойпроизводной становится отрицательным. В этот момент с логического блока 18 через пусковой блок 16 подается команда на закрытие запорного исполнительного органа 13 и одновременно на включение реле 14 времени накопления жидкости в камеру 1 смещения.

В первоначальный момент, когда спускается оборудование в скважину, имеющую высокий статистический уровень жидкости, последний снижается через пусковые газлифтные клапаны 6, установленные на лифтовых трубах 5.

Пример. Эффективность предлагаемого газлифта подтверждается результатами опытно-промышленной эксплуатации на НГДУ им. ХХП съезда КПСС ПО Каспмор- нефтегаз. Усредненные экспериментальные данные по результатам реализации известного и предлагаемого газлифтов представлены в таблице.

При этом давление сжатого газа до запорного исполнительного органа составляло 30 атм величина давления для открывания газлифтного клапана 3 составляла 6 атм, газлифтного клапана 10-8 атм, время накопления жидкости в камеру смещения 25 мин,

ДР 0,17атм, К 0,25.

Как видно из таблицы, применение предлагаемого газлифта позволяет снизить удельный расход газа почти в два раза по сравнению с известным периодическим газлифтом. При этом выдавливание жидкости из камеры замещения в выкидную линию осуществляется в известном периодическом газлифте 5 раз в сутки, а в предлагаемом периодическом газлифте 2 раза в сутки.

Формула изобретения Периодический газлифт, содержащий камеру смещения с приемным и рабочим газлифтными клапанами, пакер, колонну лифтовых труб, трубопровод подачи сжатого газа с запорным исполнительным органом, обратный клапан-отсекатель, газоотводную трубку, камеру замещения, пусковой блок, реле времени накопления жидкости и в камере смещения, датчик давления, установленный после запорного исполнительного органа на трубопроводе подачи сжатого газа, и логический блок, причем первый выход реле времени соединен с первым входом пускового блока, вы0

5

ход последнего соединен с запорным исполнительным органом, второй выход реле времени подключен к второму входу логического блока, первый вход логического блока соединен с выходом датчика давления, первый выход логического блока соединен с вторым входом пускового блока, а второй выход - с входом реле времени, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности работы за счет снижения удельного расхода газа, газлифт дополнительно снабжен элементом сравнения, вход которого соединен с выходом датчика давления, а выход - с третьим входом логического блока.

Использование: в нефтяной промышленности при эксплуатации нефтяных мало- дебитных скважин установками периодического газлифта. Сущность изобретения: газлифт содержит камеру 1 смещения с приемным и рабочим газлифтными клапанами 2 иЗ, пакер4, колонну лифтовых труб 5, трубопровод 21 подачи сжатого газа, обратный клапан-отсекатель 8, газоотводную трубку 7, камеру 9 замещения, пусковой блок 16, реле 14 времени накопления жидкости в камере 1 смещения, датчик 17 давления газа, установленный после запорного исполнительного органа 13 на трубопроводе 21 , логический блок 18. Газлифт снабжен элементом 15 сравнения, вход которого соединен с выходом датчика 17 давления, а выход - с входом логического блока 18. 1 табл., 1 ил.