Газлифтный клапан Советский патент 1983 года по МПК E21B34/06 

(54) ГАЗЛИФТНЫЙ КЛАПАН

1

. . Изобретение относнтся к нефтедобьшающей промышленности и может быть использовано при добьие нефти газлифтным способом.

Известен газлифтный клапан, содержащий корпус с каналами, размещенный в нем штуцер, седла, запорный элемент в втулки шток и пружины II.

Недостатком известного устройства является отсутствие возможности непрерьгеного регулирования подачи газа.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемым результатам является газлифтный клапан, содержащий корпус с радиальными отверстиями, шток с осевьп каналом, сильфон, заполненш 1й сжатым, газом, уплотнения и запорный узел {2.

К недостаткам указанного устройства относится малая точность поддержания заданного режима отбора продукции скважины.

Целью изобретения является повьпиение точности поддержания заданного режима отбора продукции скважины.

Для достижения этой цели в газлифтом клапане, содержащем корпус с радиальными отверстиями, шток с осевым каналом, сипьфои, заполненный сжатым газом, уппотнения и запорный узел, запорный узел вьтолнен в виде поршня с каналом для сообщения осевого канала штока с радиальными отверстиями в корпусе.

На чертеже изображен газлифтный клапан.

Газлифтный клапан содержит корпус 1, установленный в нем клапан 2 для зарядки сильфонной камеры 3. Внутри сильфонной камеры 3 помш1ен шток с осевым каналом 4 для прохождения газа, верхний конец которого соедииеи с сильфонной горловшюй 5, а нижний конец - с поршнем 6, радиальным отверстием 7. При зтом поршень имеет канал 8, который может сообщаться с радиальным отверстием 7 в корпусе 1. Поршень 6 имеет уплотнение 9 для предотвращения пропуска газа. Под поршнем устанавливается фильтр 10, который предотвращает попадание MexnpHMecdi под поршень.

Газлифтный клапан работает следующим образом. .

Перед спуском клапана в скважину сильфонная камера его заправляется под расчетным давлением сжатым газом.

После спуска клапана в скважину гвдростатическое давление в подъемной колонне действует под поршень 6 и перемещает его вверх, так как поршень 6 снизу сообщается с лифтовыми трубами, а канал 8 поршня 6 совмещается с отверстием 7 и клапан открывается. Нагнетаемый газ из затрубиого пространства поступает через сильфонную горловину 5, канал 4 щтока, проходит через канал 8 поршня 6, отверстия 7 в корпусе 1 И поступает в лифтовые трубы, аэризируя в них жидкосП), после чего скважина начинает работать.

При этом баланс сил, действующих на поршень, имеет вид

РСНЛ- СМЛ РРЧ РТ П

4-5 СМА 4

где давление в сильфонной камере;

снл

-площадь основания сильфона по

сйл его среднему диаметру,

- наружный диаметр осевого каtpнала штока, м;

-площадь сечения канала поршня,

-давление в лифтовых трубах . напротив клапана;

- рабочее давление газа в затруб;

. ном пространстве и площадь поршня.

Если давление нагнетаемого газа повышается в системе (при остановке группы сква-. жин на ремонт), поток газа действует на поверхность канала 8 поршня 6 и перемещает его вниз. Поршень 6 прикрывает отверстие 7 в корпусе 1, т. е. уменьшает его проходное сечение, тем самым уменьшается количество газа, проходящего через это отверстие 7. Таким образом обеспечивается постоянное давление в лифтовых трубах у клапана и сохраняется заданный расход газа.

При этом баланс сил, действующих на поршень 6, имеет вид

РСМЛ СМЛ РР П РТ П; Рр--Рр -Риъд/

где Р. - избыточное давление газа, действу

ИЪо

ющего на поршень при остановке гру1щы скважин на ремонт. При пЬвьТшении забойного давления, приводящего к уменьшению дебита скважин (например, при отложении парафина и солей 8 подъемных трубах и выкидной линии),

избыточное давление в лифтовых трубах действует на поршень 6 снизу вверх и поршень поднимается и отверстие 7 приоткрывается в большей степени,- чем до повышения давления в лифтовых трубах. Это пр лводит к увеличению расхода газа и уменьш(гншо удельного веса лифтируемой жидкости, а следовательно, к понижению забойного давления к обеспечению установленного дебита жидкости.

При этом баланс сил, действующие на поршень 6, имеет вид

V -п.

MN

S

, Р.- - избыточное давление в лифтовых

где

трубах у клапана.

.Таким образом, при работе скваяошы на поршень 6 снизу действует гидродинамическое давление аэрированной жидкости, стресящейся полностью открыть отверстие 7 , а сверху закрывающее давление, создаваемое сжатым азотом в сильфонной камере 3, и давление потока нагнетаемого газа, действующего на поверхность канала 4. Результирующие силы держут поршень в таком отстоянии, при котором через образующуюся площадь отверсгая 7 проходит количество газа, необходимое для установленного режима работь скважины, это позволяет аэризйровать жидкость в лифтовых трубах в такой степени, что создает динамический градиент давления, соответствующий минимальному расходу рабочего агента. Поршень 6 в процессе работы скважины, реагируя на изменение трубного и затрубного давления, совершает - колебательные движения, тем самым регулирует степень открытия отверстия 7 и расход нагнетаемого газа.

Газлифтный клапан позволяет погщерживать заданньш расход рабочего агента при из.менениях давления в системе подачи газа, а также стабилизирювать режим работы скважины при изменениях забойного давления.

Формула изобретения Газлифтньш клапан, содержащий корпус с радиальными отверстиями, шток с осевым каналом, сильфон, заполненный сжатым газом, ушютнения и запорный узел, отличающийся тем, что, с целью повышения . точности поддержания заданного реж1яма отбора продукщш скважины, ззпорньш узел вьшолнен в виде поршня с каналом -для сообш1ения осе вого канала штока с радиальными отверстиями в корпусе.

Источшпси информа1ши,

приняШе во внимание при экспертизе

кл.

2.Патент США ГР 3888273, кл. 137-155 1975 (прототип).