Устройство для газлифтной эксплуатации скважины Советский патент 1993 года по МПК E21B34/06 E21B43/00 

Изобретение относится к подъему жидкостей из скважин и может быть использовано При газлифтной эксплуатации нефтяных скважин.

Цель изобретения - повышение эффек- тивюсти работы устройства за счет более полного использования энергии компреми- ров нного газа при одновременном повышении надежности его работы.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для газлифтной эксплуатации , включающем размещенную в ней ;колонну подъемных труб с пакером на нижнем конце, скважинные камеры, уста- нов/)енные по длине колонны подъемных труО и выполненные в виде оправок с эксцентричным боковым карманом, размещенными в нем направляющими и узлом фиксации с проходным отверстием, и газлифтные клапаны с входными и выходными каналами, размещенные в узлах фиксации за колонной подъемных труб и установленные с возможностью сообщения внутреннего пространства колонны подъемных труб с пространством за ней, его направляющие выполнены в виде двух конусов, обращенных вершиной к верху эксцентричного кармана с образованием между ними расширяющегося кверху осевого канала. ось которого образует острый угол с осью проходного отверстия узла фиксации, при этом последний размещен под направляюсо

о

XI о

А

щими, а газлифтный клапан установлен в узле фиксации своим выходным каналом вверх, причем выходной канал газлифтного клапана выполнен в виде расширяющегося к/верху конуса и образует с осевым каналом бокового кармана диффузор эжекторной системы.

На фиг.1 изображена схема размещения устройства в скважине; на фиг.2 - сква- жинная камера; на фиг.З - газлифтный клапан; на фиг.4 - скважинная камера с установленным в ней газлифтным клапаном.

Устройство для газлифтной эксплуатации содержит спущенную в скважину колонну подъемных труб 1, на нижнем конце которой размещен пакер 2, По длине колонны подъемных труб 1 установлены скважин- ные камеры 3 с размещенным в них газлифтными клапанами 4. Глубина установки каждой скважинной камеры 3 определяется расчетным путем. Кроме газлифтных клапанов 4 в скважинных камерах 3 могут быть установлены глухие пробки или циркуляционные клапаны (на схеме не показаны). Скважинная камера 3 состоит из оправки 5 с эксцентричным боковым карманом 6. Оправка 5 изготавливается из овальной или круглой трубы и имеет на своих концах присоединительные резьбы 7. В эксцентричном боковом кармане 6 оправки 5 размещены направляющие 8, узел 9 фиксации с проходным отверстием 10, сообщающим внутреннюю полость оправки 5 и соответственно колонны подъемных труб с затрубным пространством скважины, Направляющие 8 выполнены в виде двух конусов 11 и 12, обращенных вершинами к верху эксцентричного кармана 6 с образованием между ними расширяющегося к верху осевого канала 13, ось которого образует острый угол с осью проходного отверстия 10 узла 9 фиксации, расположенного под направляющими 8. В верхней части оправки 5 установлена ориентирующая втулка 14, обеспечивающая ориентацию газлифтного клапана 4 на эксцентричный карман 6. Оп- . равка 5 может изготавливаться и без ориен- тирующей втулки 14. В этом случае применение устройства ограничивается только областью условно вертикальных скважин. В верхней части узла 9 фиксации, имеется бурт 15. взаимодействующий с замком 16 газлифтного клапана 4. Замок 16 соединен с корпусом 17 газлифтного клапана 4, внутри которого находится сильфон- ная камера 18 и запорный узел 19, состоящий из штока 20 и взаимодействующего с ним седла 21. Над седлом 21 в корпусе 17 расположен продолжающийся в

замке 16 выходной канал 22 газлифтного клапана 4, выполненный в виде расширяющегося к верху конуса, образующего с осевым каналом 13 эксцентричного бокового

кармана 6 диффузор эжекторной системы. Корпус 17 имеет расположенные под седлом 21 радиальные отверстия 23, образующие входной канал газлифтного клапана 4. Под замком 16 расположен набор уплотнительных манжет 24. Зарядка сильфонной камеры 18 азотом осуществляется через золотниковое устройство 25.

Устройство работает следующим образом.

После спуска в скважину колонии подъемных труб 1, на нижнем конце которой размещен пакер 2, а вдоль ее длины установлены в соответствии с расчетными данными скважинные камеры 3, осуществляют посадку пакера 2. Затем с помощью инструментов канатной техники (не показаны) осуществляют установку газлифтных клапанов 4 в боковой эксцентричный карман 6 скважинной камеры 3, при этом направление газлифтного клапана 4 в проходное отверстие 10 узла 9 фиксации обеспечивается направляющими 8 конусами 11 и 12, которые образуют канал 13, а также ориентирующей

втулкой 14, Установленный в узле 9 фиксации, газлифтный клапан 4 фиксируется замком 16, взаимодействующим с буртом 15, узла 9 фиксации, а также уплотняется в его проходном отверстии. 10 набором уплотнительных манжет 24. Перед установкой в скважинных камерах 3 каждый газлифтный клапан 4 в соответствии с расчетными данными через золотниковое устройство 25 заряжается азотом.

После установки в скважинных камерах 3 газлифтных клапанов 4 начинается процесс освоения и запуска скважины, для чего веезатрубное пространство а закачивается сжатый газ.

Под действием давления нагнетаемого газа и гидростатистического давления столба жидкости в скважине все газлифтные клапаны 4 открываются (сжимается сильфон сильфонной камеры 18, за счет чего шток 20

отходит от седла 21). Происходит переток жидкости из затрубного пространства в колонну подъемных труб 1 (через радиальные отверстия 23, выходной канал 22 газлифтного клапана 4 и осевой канал 13 скважинной

камеры 3).

Уровень жидкости в затрубном пространстве в результате этого понижается.

При обнажении первого газлифтного клапана 4 нагнетаемый газ поступает в колонну подъемных труб 1 и выбрасывает

столб жидкости выше газлифтного клапана 4.

Давление в колонне подъемных труб 1 на глубине установки первого газлифтного клапана 4 при этом уменьшается. Переток жидкости из затрубного пространства в колонну подъемных труб 1 продолжается через нижние газлифтные клапаны 4. Уровень жидкости в затрубном пространстве понижается и обнажается второй газлифтный клапан 4.

Так как давление закрытия первого (верхнего) газлифтного клапана-4 мень.ше давления открытия второго газлифтного клапана 4, первый газлифтный клапан 4 за- крывается (под действием азота, заполняющего сильфонную камеру 18 шток 20 прижимается к седлу. 21). Нагнетаемый газ поступает в колонну подъемных труб 1 че- реЗ второй газлифтный клапан 4, Столб жид- кос|ти выше второго газлифтного клапана 4 аэрируется и выносится на поверхность. Давление в колонне подъемных труб 1 на глубине установки второго газлифтного клапана 4 уменьшается, что приводит к даль- нейшему перетоку жидкости из затрубного пространства в подъемные трубы 1 через нижерасположенные клапаны.

Уровень жидкости в затрубном пространстве понижается и достигает третьего газ лифтного клапана 4.

Нагнетаемый гэз поступает в колонну подъемных труб 1 через третий газлифтный клапан 4. В момент обнажения третьего кла- пайа закрывается второй газлифтный кла- пан 4 и т.д.

Процесс продолжается до тех пор, пока газ не начнет поступать в колонну подъемных труб 1 через самый нижний (рабочий) газлифтный клапан 4, при этом все расположеншые клапаны закрыты. Процесс освоения; и запуска скважины закончен и начата работа скважины на заданном технологическом режиме.

При этом, как в процессе пуска и освое- ния скважины, так и в процессе ее работы в заданном технологическом режиме, через рабочий газлифтный клапан 4 эффективность подъемника увеличена за счет эжек- ториой системы, образованной выходным каналом 22, газлифтным клапаном 4, выполненным в виде расширяющегося к верху конуса, и осевым каналом 13 между направляю щими 8эксцентричного бокового кармана 6, при этом оси каналов 22 и 13 пересекаются под острым углом 2.

Данная эжекторная система обеспечивает, наряду с аэрацией извлекаемой жидкости, закачиваемым газом, использование кинетической энергии струи ззканчиплемо- го газа, увеличивая тем самым эффективность подъемника, его КПД.

При этом не создается противодавление на жидкость, поднимающуюся из пласта по колоннетруб, что также повышает эффективность системы.

Данное устройство может эффективно использоваться в скважинах, отличающихся повышенным содержанием мехпримесей. Повышение надежности оборудования достигается за счет однопакетной системы уп- лотнекия газлифтного клапана в кармане скважинной камеры, увеличенного объема азотного купола, увеличенной эффективной площади сильфона, использования традиционной технологии и инструментов канатной техники для установки и извлечения клапана. Предлагаемое устройство, сохраняя совместимость с существующими газ- лифтными системами, позволяет практически вдвое сократить количество типоразмеров производимого оборудования.

Формула изобретения

Устройство для газлифтной эксплуатации скважины, включающее размещенную в ней колонну подъемных труб с пакером на нижнем конце, скважинные камеры, установленные по длине колонны подъемных труб и выполненные в виде оправок с эксцентричным боковым карманом, размещенными в нем направляющими и узлом фиксации с проходным отверстием и газлифтные клапаны с входными и выходными каналами, размещенные в узлах фиксации за колонной подъемных труб и установленные с возможностью сообщения внутреннего пространства колонны подъемных труб с пространством за ней, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности работы устройства за счет более полного использования энергии компремированно- го газа при одновременном повышении надежности его работы, направляющие выполнены в виде двух конусов, обращенных вершиной к верху эксцентричного кармана с образованием между ними расширяющегося кверху осевого канала, ось которого образует острый угол с осью проходного отверстия узла фиксации, при этом последний размещен под направляю-. щими, а газлифтный клапан установлен в узле фиксации своим выходным каналом вверх, причем выходной канал газлифтного клапана выполнен в виде расширяющегося кверху конуса и образует с осевым каналом бокового кармана диффузор эжекторной системы.

Изобретение относится к нефтегазодо- промышленности и может быть использовано при газлифтной эксплуатации нефтяных скважин, Устройство включает размещенную в скважине колонну подъемных труб с пакером на нижнем конце. По длине колонны установлены скважинные-я камеры, выполненные в виде оправок с эксцентричным боковым карманом. В скважин- ных камерах размещены направляющие и узлы фиксации, за колонной подъемных труб размещены газлифтные клапаны. Газ- лифтные клапаны размещены с возможностью сообщения внутреннего пространства колонны подъемных труб с пространством за ней в виде двух конусов. Направляющие выполнены в виде двух конусов, обращенных вершиной кверху эксцентричного кармана с образованием между ними расширяющегося кверху осевого канала. Ось канала образует острый угол с осью проходного отверстия узла фиксации. Узел фиксации размещен под направляющими, а газлифтный клапан установлен в узле фиксации своим выходным каналом вверх. Выходной канал зал газлифтного клапана выполнен в виде расширяющегося кверху конуса и образует с осевым каналом бокового кармана диффузор эжекторной системы. 4 ил. ел С