Газлифтный клапан Советский патент 1993 года по МПК E21B34/06 

Изобретение относится к нефтегазодо-. бывающей промышленности, в частности к технике газлифтной эксплуатации скважин.

Цель изобретения - повышение точности срабатывания клапана.

Эффект от применения клапана достигается за счет оптимальной регулировки диапазона давления между его открыванием и закрыванием (под действием потока жидкости, а значит, и забойного давления скважины на затвор). Ожидаемый экономический эффект составит на одну скважину не менее 8 тыс. руб.

Цель достигается тем, что в штоке выполнен сквозной поперечный канал, а фиксатор выполнен в виде двух шаров, подпружиненных относительно друг друга и расположенных соответственно в сквозном поперечном канале штока, причем в корпусе выполнен бурт со скосами, а фиксатор установлен с возможностью взаимодейст- . вия с буртом. Предлагаемая конструкция

клапана обеспечивает полное и мгновенное положение открыто или закрыто проходного сечения канала для инжектируемого таза, а также исключает преждевременное закрывание клапана, что дополнительно снижает давление в потоке жидкости на его уровне, а значит, и забойное давление.

На чертеже изображен газлифтный клапан, общий вид.

Клапан состоит из полого корпуса 1 с входными прорезями 2 и выходными каналами 3, сильфона 4, установленного в верхней части корпуса 1 и образующего с последним камеру 5. заполненную газом, штока 6. жестко связанного с сильфоном 4, узла 7 зарядки и уплотнительных элементов 8. В штоке 6 выполнен сквозной поперечный канал 9. где размещен фиксатор, выпол- ненный в виде двух шаров 10, между которыми установлена пружина 11. Фиксатор взаимодействует со скосами 12 и 13 бурта корпуса 1.

00

о о о о

м

Перед спуском клапана в скважину определяется давление зарядки сильфонной камеры газом, исходя из заданного значения давления открывания и закрывания клапана, а также исходя из регулировочной характеристики применяемого пружинного фиксатора. Для этого используются уравнения баланса сил для момента открывания и закрывания клапана.

Для момента открывания

Sc + F Рг

где Рс - давление зарядки сильфона;

Sc - эффективная площадь сильфона;

F -- сила сопротивления пружинного фиксатора;

Рпо - давление в потоке жидкости в мат мент открывания;

S3 - площадь поперечного сечения нижней части штока (затвора), причем Зз Sc.

Для момента закрывания

(Pc + dPc) -Sc-F-P

пз

S3.

.где dPc - величина изменения давления зарядки в сильфонной камере при полном от- рывании клапана;

Рпз - давление в потоке жидкости в момент закрывания.

Из уравнений (1) и (2) определяется необходимое давление зарядки Рс сильфонной камеры и сила сопротивления F пружинного фиксатора, которые обеспечивают необходимый диапазон давления открывания и закрывания клапана;

Рс 0,5 (Рпо + Рпз - dPc);

F 0,5 (Рпо-Рпз + dPc) Sc.

Исходя из значения силы F определяется жесткость пружинного фиксатора: Кп F/U,

где Кп - коэффициент, характеризующий жесткость пружины:

Ln- величина (ход) сжатия пружины, при которой шары фиксатора выходят из контакта с буртом корпуса.

После тарировки на давление открывания и закрывания клапан спускается в скважину на проектную глубину, при этом давление жидкости в скважине действует на

торцовую поперечную площадь штока 6 (затвора через каналы 3 корпуса 1.- Перед пуском в эксплуатацию скважина заполнена жидкостью глушения и поэтому

5 клапан открыт, так как давление, действующее на затвор через канал 3, больше, чем- установленное давление открывания клапана. После запуска скважины с вводом рабочего газа в лифт через данный клапан

Ю происходит следующее.

Давление потока жидкости в лифте на уровне клапана уменьшается по мере поступления рабочего газа и наступает момент, когда величина этого давления

15 снижает до тарировочного давления закрывания клапана. 6 это время вила, возникающая в сильфонной камере от давления зарядки Рс, стремится переместить шток 6 клапана вниз, а шары 10 фиксатора, сжимая

20 пружину 11 между собой, выходят из контакта со скосами 12 бурта.и сразу же фиксируют контакт со скосами 13 бурта, т.е. шток 6 мгновенно перемещается вниз и закрывает входные прорези 2, в результате чего пре25 кращается поступление рабочего газа в лифт. Пластовая жидкость начинает накапливаться в-лифте до тех пор, пока давление жидкости не достигнет тарировочного давлении открывания клапана. В этот момент

30 фиксатор, сжимаясь, резко переходит с нижнего положения на верхнее, при этом открываются входные прорези 2 клапана и газ начинает поступать в лифт через них. Далее процесс повторяется аналогично вы35 шеописанному.

Формула изобретения Газлифтный клапан, содержащий полый корпус с каналами, сильфон. установленный

40 в верхней части корпуса и образующий с последним камеру, заполненную газом, шток, жестко связанный с сильфоном, узел зарядки и уплотнительные элементы, размещенные в корпусе, отличающийся

45 тем, что, с целью повышения точности срабатывания клапана, в штоке выполнен сквозной поперечный канал, а фиксатор выполнен в виде двух шаров, подпружиненных друг относительно друга и расположенных

50 соответственно в сквозном поперечном канале штока, причем в корпусе выполнен бурт со скосами, а фиксатор установлен с возможностью взаимодействия с буртом.

Использование: в нефтегазодобываю- щей промышленности, в частности в технике газлифтной эксплуатации скважин. Клапан состоит из полого корпуса с входными прорезями и выходными каналами, сильфо- на, установленного в верхней части корпуса и образующего с последним камеру, заполненную газом, штока, жестко связанного с сильфоном, узла зарядки и уплотнительных элементов. В штоке выполнен сквозной поперечный канал, где размещен фиксатор, выполненный в виде двух шаров, между которыми установлена пружина. Фиксатор взаимодействует со скосами бурта корпуса. 1 ил.