Устройство для автоматического регулирования забойного давления при эксплуатации газлифтных и фонтанных скважин Советский патент 1993 года по МПК E21B34/06 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам добычи газожидкостных рред - газлифтным и фонтанным, и может быть применено для автоматического управлел ния постоянной или периодической газлиф тной и фонтанной скважиной по заданному забойному давлению...

Цель изобретения - повышение эффективности в работе за счёт интенсификации процесса выделения газа.

На чертеже представлено устройство для автоматического регулирования забойного давления в закрытом положении, продольный разрез.

Устройство для автоматического регулирования забойного давления состоит из корпуса 1 с радиальными каналами а, 6,

в и осевым каналом г, на котором установлены уплотняющие манжеты 2 для разобщения полости насосно-компрессорных труб и кольцевого пространства скважины. Внутри корпуса 1 размещены сепаратор 3 с завихрителями 4 и обратным каналом 5, сильфон 6 с узлом 7 зарядки и штоком 8, на котором установлен затвор 9 со сквозными каналами 10, выполненный таким образом, что составляет клапанные пары с соплами дросселирующего 11.

Уравнение баланса сил, действующих на состояние клапана, следующее:

00

СО 00 XI СП

VO

Рп

W

)

5эф

где Рз - забойное давление, при котором дросселирующий узел закрыт;

Pvo - давление в куполе сильфона при данных термодинамических условиях;

Рп - давление потока жидкости в точке установки устройства;

So 75-- - отношение площади проходного

Оэф

сечения дросселирующего узла к эффективной площади сильфона.

Устройство для автоматического регулирования забойного давления работает следующим образом.

Перед спуском в скважину устройство подвергают стендовым испытаниям. Зада- ется минимально допустимое значение забойного давления Р3МИН. Рассчитывается давление потока жидкости или газа в ниппеле-воронке (месте установки устройства) Рп. Через узел 7 зарядки сильфон 6 запол- няют сжатым воздухом до достижения давления срабатывания сильфона Рсмин, которое соответствует Рзмин и Рп. Находят зависимость Рс f (Рз Рп) в интервале Рсмин PC s Рсмакс, и используя ларамет- ры, характеризующие приточные характеристики скважины, рассчитывают необходимый диаметр и компоновку под- .земного оборудования от ожидаемого дебита пластового флюида и способа ее эксплуатации.

Устройство спускается в скважину и устанавливается на расчетной глубине в ниппеле-воронке стандартным канатным инструментом. Освоение и запуск скважины осуществляется известным способом.

В процессе работы скважины, в зависимости от величины забойного давления, флюид, поступающий из продуктивного пласта, через радиальные каналы в воз- действует на сильфон 6 (его эффективную площадь Зэф). а через радиальные каналы б - на затвор 9, в котором выполнены сквозные продольные каналы 10 для.умень- шения площади воздействия, с таким расче- том, чтобы эффективная площадь затвора So была: меньше эффективной площади сильфона 5Эф; 5Эф So, а также для устранения биения затвора о сопло при забойных давлениях, близких к давлению зарядки сильфона..

Если забойное давление Рз больше давления зарядки сильфона б, сильфон будет сжиматься, оттягивая на себя шток 8 с затвором 9 и тем самым открывая проходное сечение сопла в дросселирующем узле 11 для поступления пластового флюида из ствола скважины через радиальные каналы б, дросселирующий узел 11, сепаратор 3 с

завихрителями А, радиальные каналы а и осевой канал г в лифтовые трубы. При прохождении флюида через завихрители 4, изменяющие направление вращения потока на противоположное, происходит интенсивное выделение газа из жидкости, а так как после последнего завихрителя газожидкостный поток имеет направленное вращение, то вследствие действия Центробежных сил выделившийся газ поступает в лифтовые трубы через осевой канал г, а жидкость - через радиальные каналы а. При увеличении забойного давления площадь проходного сечения в дросселирующем узле будет увеличиваться, а при уменьшении - уменьшаться, причем в случаях периодической эксплуатации скважин после выброса флюида и падения забойного давления ниже заданного затвор 9 перекроет проходное сечение дросселирующего узла 11 полностью, а обратный клапан 5 опустится на свое седло и предотвратит воздействие столба жидкости в лифтовых трубах на затвор 9 для исключения изменения давления открытия устройства до накопления необходимого забойного давления и повторения цикла работы.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

1. Устройство для автоматического регулирования забойного давления при эксплуатации газлифтных и фонтанных скважин, содержащее корпус с седлами и радиальными каналами для прохода флюида, уплотни- тельные элементы, расположенные на корпусе, установленный внутрь корпуса с возможностью взаимодействия с седлами дросселирующий узел, имеющий затвор двустороннего действия с приводом в виде сильфона под дросселирующим узлом, заполненного сжатым рабочим агентом, и обратный клапан, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности в работе за счет интенсификации процесса выделения газа, он снабжен средством для отделения газа, установленным в корпусе над дросселирующим узлом, а обратный клапан размещен между средством для отделения газа и дросселирующим узлом.

2. Устройство по п. 1, от л и ч а ю щ е е- с я тем, что в затворе дросселирующего узла выполнены продольные сквозные каналы, расположенные с возможностью их поочередного перекрытия седлами в крайних положениях затвора.

3. Устройство по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ- е е с я тем, что средство для отделения газа выполнено в виде последовательно установленных друг над другом по высоте корпуса завихрителей, каждый из которых

имеет лопасти или щелевые прорези, причем лопасти или щелевые прорези каждого

последующего завихрителя имеют угол наклона, противоположный предыдущему.

Использование; добыча газожидкост- ныхсред фонтанным и газлифтнымспособами эксплуатации. Сущность изобретения: устройство содержит установленный внутри корпуса с возможностью взаимодействия с седлами дросселирующий узел, имеющий затвор двухстороннего действия с приводом в виде сильфона, заполненного сжатым рабочим агентом. В корпусе над дросселирующим узлом установлено средство для отделения газа, которое выполнено в виде последовательно установленных Друг над другом по высоте корпуса завихрмтелей, каждый из которых имеет лопасти или щелевые прорези. Лопатки или щелевые прорези каждого последующего завихрителя имеют угол наклона, противоположный предыдущему. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.