Устройство для непрерывного дозирования жидкости в затрубное пространство паровой скважины Советский патент 1982 года по МПК E21B43/00 

Изобретение относится к области эксплуатации газовых скважин, в частности к устройствам для непрерывного дозирования жидкостей в газовые скважины. Известно устройство для дозсфовааия жадкости в газовые скважины, включающее емкость, соединительные патрубки, ве тили и поплавок. Последний перегородкой разделен на две части. Верхняя часть поплавка, незаполненная жидкостью, удер живает его в плавающем состоянии. В нижнюю часть поплавка, погруженную в жидкость, вмонтированы насадки. Диаметры насадок выбираются в зависимости от количества дозируемой жидкости tl. Недостатком этого устройства является то, что при дозировании мальтх объемов жидкости (нащ}имер, 5О-2ОО л/сут через насадки, они быстро забиваются механическими щ имесями и солями жест кости, содержащимися в пресной воде. Наиболее близким к 1федлагаемому яв ляется устройство для негферывного дозирования жидкости в затрубное пространство газовой скважины, включающее дозировочную емкость, запорную арматуру, автоматические датчики и регуляторы уровня жидкости, сепаратор, дозатор, включающий корпус, внутри которого установлен сердечник со спиральной насадкой, связанной с входным и выходным патрубками 2. Недостатком известного устройства является невозможность дозирования малых объемов жидкости, .т.е. большой расход дозируемой жидкости. Цель изобретения - уменьшение расхода жидкости путем дозирования малых объемов жидкости прп использовании резервной емкости. Эта цель достигается тем, чтр устройство снабжено промежуточной емкостью, верхняя часть которой через об- . .ратный клапан связана с нижней частью резервной емкости и с затрубным 1фосгранством, а нижняя часть - с верхней частью дозировочной емкости, а также РИД сердечником дополнительной спираль ной насадкой и втулкой, размешенной концентрично основной спиральной насадке, причем втулка и сердечник имеют трапецевидную спиральную нареаку, а полость над сердечником гвдравлически связана через запорную арматуру с выходным патрубком. На фиг. 1 представлена принципиальная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - дозатор жидкости, разрез. ,. Устройство состоит из резервной емкости 1 объемом 5-1О м постоянно сообщенной с атмосферой, в которой установлен теплообменник 2 дозировоч ной емкости высокого давления 3, объемом 0,4-О,5м, расчитанной на статическое давление в скважине и установленной выше резервной емкости, высокого давления 4, объемом 0,4-0,5м расчитанной на статическое давление в скважине, причем она расположена ниже резервной емкости, а в гидравлических магистралях 5 и 6 соединяющих ее с резе|рвной и дозировочной емкостями, включены запорная арматура, обратные клапаны 7 и 8 дозатора 9 жидкости, установленного на линии, связывающей дозировочную емкость 3 с затрубным пр странством газовой скважины, исвполнительных органов - запорных клапанов типа ВО 10, 11, 12. и 13, регуляторов вторичных приборов управления датчиками 14 и 15, реле 16, 17, 18 и 19 универсальных пнеэматических. В емкостях 1, 3 и 4 установлены датчики 2О, 21 и 22 уровня жидкости. Для контроля уровня жидкости в дозировочной емкости 3 установлен манометрический уровнемер, а ее . объем равен объему пр межуточной емкости 4. Дозировочная емкость обвязана линией 23 для выравнивания давления с затрубным пространством скважины. Пружина обра-гного ..клапана 8 таррируется так, чтобы он открывался под действием гидростатического давления жидкости, находящейся в емкости 1. Дозатор 9 жидкости состоит из корпуса 2.4, имеющий входной и выходной патрубки фильтрующего элемента 25, спиральной насадки 26, размещенной в нижней части корпуса, и (дополнительно спиральной насадки 27, размещенной в , верхней части корпуса, магнитного сердечника 2S, вокруг которого размещена насадка 26, втулки 29 и сетчатого диамагнитной трубки. Магнитный сердечник 28 циливдрической формы, его сердцевина выполнена из вяжущих веществ, нагфимер различных смол или минеральных вяжущих, а поверхностный слой насыщен порощкообразным ферромагнитным материалом - магнитофором носителем магнитного поля. Напряженность магнитного поля можно легко регулировать подбором концентрации ферромагнитного порощка и вида вяжущего материала. На цилиндрической поверхности магнитнитного сердечника 28, насыщенной магнитофором, выполнена трапецевидная спиральная нарезка с таким шагом-как и спиральная насадка. Таким образом, в трапецевидной спиральной нарезки сосредоточен магнитофор - носитель магнитного поля. Благодаря такому выполнению снижается рассеивание магнитного потока и усиливается воздействие магнитного поля на техническую пресную воду, протекающую в спиралеобразной цилиндрической насадке, так как магнитный поток стремится замкнуться по кратчайшему пути. Для регулирования расхода жидкости дозатор снабжен байпасной линией 31 с вентилем 32. Устройство работает следующим образом. В статическом состоянии положение уровня жидкости и регулирующих органов следующее. Резервная емкость 1 заполнена жидкостью. Уровень жидкости в дозировочной 3 и промежуточной 4 емкостях находится на верхнем пределе диапазона регулирования, .Исполнительные органы - запорные клапаны типа ВО находятся в следующем положении: клапан 11 открыт, а 1О, 12 и 13 закрыты, при этом задвижки на скважине 33 и 34 закрыты, а 35 и 36-открыты. Пуск устройства в работу осуществляется путем открытия вентилей 37 и 38. Газ из скважины по обвязочному трубогфоводу 23 поступает в дозировочную емкость 3 и трубопровод 5 и далее происходит выравнивание давления между затрубным пространством и дозировочной емкостью 3. При этом обратный клапан 7 предотвращает переток жидкости из промежуточной емкости 4 в дозщ)овочную емкость 3, так как со стороны дозировочной емкости через трубопровод 23 его заслонку подпирает давление газа и плюс сопротивление Щ)ужины, т.е. в данном случае он не выполняет свои прямые функции. ТаКИМ образом, когда имеется давление газа в трубопроводе 23, обратный клапан 7 работает как запорный орган, в случае отсутствия давления - как обрат ный клапан - пропускает жидкость в одном направлении. Как только давление в дозировочной емкост . 3 станет равны затрубному, жидкость под действием гид ростатического давления поступает в до затор 9 жидкости через входной патрубок. Далее в фильтрующий элемент 25, в котором освобождается от механических примесей и в спиральную насадку 27 Дозировка требуемого количества жидкости осуществляется за счет гидра лического сопротивления. Для предотвра шения забивания спиралеобразной трубчатой насадки отложениями солей жестк сти, присутствующими в технической пресной воде, она обрабатывается чере- дующимися магнитными полями напряженностью не менее 12Х1О в/м. Маг нитные силовою линии, выходящие из вы ступов спиралеобразной трапецеввдной нарезки магнитного сердечника, Пересекают спиралеобразную трубчатую насадку и замыкаются по кратчайщему пути на соответствующих выступах втулки 29 Далее техническая пресная вода, обрабо танная магнитными полями, попадает в промежуточную камеру, где за счет пад ния скорости освобождается от шлама, который периодически удаляется через заглущку. Из промежуточной камеры воды через фильтрующую сетку 29 поступает во вторую спиралеобразную насадку и далее в оатрубное пространство газовой скважины, разбавляет находящуюся на забое пластовую воду и, одновременно испаряясь, донасыщает газ влагой. Кроме того, ввод омагниченной жидкости способствует замедлению солеотложения и коррозионных щэоцессов лифтовых труб. Регулирование расхода воды осуществляется путем открытия регулировочного вентиля 31. Гидравлическое сопротивление байпасного трубопровода ЗО меньше, чем дозирующей насадки поэтому основной поток воды пойдет по байпасному трубопроводу. Как толь ко уровень жидкости в дозировочной емкости 3 достигнет нижнего предела диапазона регулирования, срабатывает датчик нижнего уровня. При срабатывании датчика нижнего уровня импульсное давление на выходе из двухпозиционного регулятчра 14 уровня отсутствует, т.е. отсутствует импульсное давление. в камере реле 16 и в лилии исполни- , тельного клапана Ц. Клйпан 11 закрывается, так как его нормальное положение (в обесточенном состоянии) закрытое, В линию исполнительных клапанов 10 и 13 при этом поступит сигнал на их открытие (их нормальное положение закрытое) только в этом случае, когда заправлена уже промемсуточная емкость 4 (контакт реле 17 верхнего уровня промежуточной емкости 4 замкнется) и имеется вода в резервной емкости 1. Контакт реле 19 нижнего уровня в емкости I замкнут и имеется импульсное давление на выходе датчика 22. Газ под давлением поступает в промежуточную емкость 4 и давит на жидкость. Под действием этого давления обратный клапан 8 закрывается, а обратный клапан 7 открывается и жидкость поступает в дозировочную емкость 3, которая в это-время сообщена с атмосферой (клапан -10 открыт). Таким образом, происходит заправка дозировочной емкости 3. При этом исполнительный клапан 12 закрыт, так как при достижении верхнего уровня в промежуточной емкости 4 появляется импульсный сигнал на выходе регулятора 15, который подается в камеру реле 18. Контакт реле 18 в цепи исполнительного клапана 12 размыкается и клапан закрывается (его нормальное положение закрытое), так как импульсный сигнал исчезает. При достижении перекачиваемой жидкостью верхнего диапазона регул1фования в дозировочной емкости 3 срабатывает датчик верхнего ypoBHia, появляется импульсное давление на выходе из двухпозиционного регулятора 16. При этом клапан 11 открывается и происходит дозировка жидкости в скважину. . Клапаны Ю и 13 закрываются, так как в камеру реле 16 поступает импульсный сигнал и происходит стравливаниедавления из клапанов 1О и 13 через разомкнутый контакт реле 16. После закрытия исполнительных клапанов 10 и 13, клапан 12 открывается и жидкость из резервной емкости 1 под действием гидростатического давления откр1,1Вает обратный клапан 8 и заполняет промежуточную емкость 4, которая в это время сообщена через открытый клапан 12 и резервную емкость l с .атмосферой. При этом обратный клапан 7 предотвращает переток жидкости из промежуточной емкости 4 в дозировочную, так как с ее стороны через магистраль 5

на заслонку клапана давит давление газа и сопротивление пружины, т.е. в данном случае он не выполняет свои щзямые функции. Затем циклы опорожнения дооировочной емкости 3 и наполнения промежуточной емкости 4 повторяются до тех nqp, пока имеется вода в резервной емкости 1.

Во избежание исключения открытия . клапанов 1О и 13 1фи неааполнении щю межуточной емкости 4 (такой случай воможен сразу при включении питания системы автоматики и при йезаправке емкости 4) необходима установка в промежуточной емкости 4 датчиков 21 уро ня и регулятора 16. Работа регулятора 16 аналогична работе регулятора 14.

Применение устройства позволит значительно снизить расходы связанные с дозированием жидкости.

Формула изобретения

1. Устройство для непрерывного дозирования жидкости в затрубное пространство газовой скважины, включающее дозировочную емкость, дозатор жидкост запорную арматуру и автоматические датчики и регуляторы уровня жидкости, отличающееся тем, что, с целью уменьщения расхода жидкости путем дозирования малых объемов жидкости при использовании резер6{ Ьй емкости, оно снабжено гфомежуточной емкостью, верхняя часть которой череде обратный клапан связана с нижней резервной емкости и сь затрубным пространством, а нижняя часть - с верхней частью дозировочной емкости.

2. Дозатор жидкости, включающий корпус, внутри которого установлен сердечник со спиральной насадкой, связанной с входным и выходным патрубками, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности дозирования он снабжен установленной над сердечником дополнительной спиральной насадкой и втулкой, размещенной концентрично основной спиральной насадке, причем втулка и сердечник имеют трапецевидную спиральную нрезку, а полость над сердечником гидравлически связана через запорную арматуру с выходным патрубком.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Гриценко А. И. и др. Борьба с обводнением газовых и газоконденсатных месторождений. - Газовое дело. М., 1971, № 7, с. 7-1О.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2648412/ОЗ,

кл. Е 21 В 43/ОО, 19.07.79 (прототип