Газлифтный клапан

 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для управления работой газлифтной скважины. Целью изобретения является повышение эффективности работы ва . X. В. доыть азявты JXSSN за счет расширения функциональных характеристик управляющего элемента (УЭ). Газлифтный клапан включает корпус (К) 1 с каналами для входа 2 и выхода 3 газа, седло 12 с проходным отверстием. В верхней части К1 установлен основной сильфон (ОС) 6, образующий с К камеру 7 сжатого газа. Концентрйчно в К1 расположен шток 9 с затвором 9, Верхний конец штока 8 жестко связан с ОС 6. Клапан содержит УЭ, установленный в камере 7 и образующий с К полость 17, сообщённую с пространством за К. УЭ выполнен в виде сильфона 16. Клапан также снабжен упругим узлом, выполненным в виде подпружиненного штока 19 и смонтированным под УЭ с возможностью взаимодействия с ним. Причем наружный (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з Е 21 В 34/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОбРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

fS

Фиг,1

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4650175/03 . (22) 13.02.89 (46) 07.03,92. Бюл. f4 9 (71) Нижневартовский научно-исследовательский и проектный институт нефти (72) Р, С. Гурбанов, M. 3, .Шарифов, Р. Х.

Мусаверов, В. А. Леонов, M. Х. Аминев и В;

М. Браславский (53) 622.276,5(088.8) (56) Патент США

М йе24403, кл. 137-155, опублик; 1957..(54) ГАЗЛИФТНЫЙ КЛАПАН (57) Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для управления. работой газлифтной скважины. Целью изобретения является повышение эффективности работы

„„SU„„1717796 А1 за счет расширения функциональных характеристик управляющего элемента (УЭ). Газлифтный клапан включает корпус (К) 1 с каналами для входа 2 и выхода 3 газа, седло

12 с проходным отверстием. В верхней части К1 установлен основной сильфон (ОС) 6, образующий с К камеру 7 сжатого газа. Концентрично в К1 расположен шток 9 с затвором 9, Верхний конец штока 8 жестко связан с ОС 6 . Клапан содержит УЭ, установленный в камере 7 и образующий с К полость

17, сообщенную с пространством за К. УЭ выполнен в виде сильфона 16..Клапан также снабжен упругим узлом, выполненным в виде подпружиненного штока 19 и смонтированным под УЭ с возможностью . Я взаимодействия с ним. Причем наружный

1717796 диаметр затвора 9 равен эффективному диаметру ОС 6. При функционировании клапана давление закачиваемого газа в эатрубном пространстве действует на эффективную площадь сильфона 16, а давление в потоке жидкости — на эффективную площадь ОС 6 через затвор 9. При увеличении значения давления rasa сильфона 16 сжимает упругий

Изобретение относится к нефтегазодо. бывающей промышленности. в частности к области газпифтной добычи нефти, и может быть применено для управления работой скважины путем изменения рабочегодавле-. ния закачиваемого газа, в том числе и автоматического поддержания оптимального режима в процессе эксплуатации.

Известен газлифтный клапан, состоящий из корпуса с входными и выходными каналами, узла зарядки, уплотнительных элементов, сильфона, образующего с корпусом камеру сжатого газа, штока и затвора в виде плунжера с продольными каналами.

Известен газлифтный клапан, состоящий из корпуса с входными и выходными каналами, узла зарядки, уппотнительных элементов, сильфонов, верхний из которых образует с корпусом камеру сжатого газа. а нижний — полость, сообщающуюся с потоком жидкости, штока; жестко связанного с сильфонами и затвора в виде шар-седло.

Наиболее близким к предлагаемому является газлифтный клапан, состоящий иэ корпуса с входными и выходными каналами, сильфона, образующего с корпусом герметичную камеру со средой, управляющего элемента в виде резийовой оболочки, установленной сверху в камере со средой и образующий с корпусом полость, сообщающуюся с пространством за ним, штока и затвора в виде шар-седло.

Однако применяемый управляющий элемент не обеспечивает гибкости управления давлением.в потоке жидкости на уровень клапана, а значит и на забое скважины, поскольку при работе клапана разница между давлением внутри управляющего элемента и давлением в камере со средой небольшая.

Резиновая оболочка имеет низкую надежность при высоких значениях температуры и давления, а также в агрессивной среде, не поддерживает давление в потоке жидкости на уровне клапана при колебаниях давления в системах газлифта, в частности нефтегазосбора и (или) продуктивйом пласте, Затвор имеет низкую надежность, так как при колебании давления нарушается герметичность пары шар-седло. узел 18, вследствие чего давление в камере

7 увеличивается, так как обьем сильфона 16 меняется. С уменьшением рабочего давления газа в затрубном пространстве давление в камере 7 падает. Это, а также выполнение УЭ в виде сильфона 16 позволяет расширить функциональные характеристики УЭ. 1з.п. ф-лы, 2 ил.

Целью изобретения является повышение эффективности работы газлифтного клапана за счет расширения функциональных возможностей управляющего элемента.

5 Положительный эффект при использовании изобретения заключается в увеличении добычи нефти и (или) снижении удельного расхода газа за счет возможности выбора оптимального забойного давления и

10 автоматического поддержания его значения в процессе эксплуатации газлифтной скважины.

Цель изобретения достигается тем, что газлифтный клапан снабжен упругим узлом, 15 выполненным в виде подпружиненного штока и установленного под управляющим элементом с воэможностью взаимодействия с ним, а управляющий элемент выполнен в виде сильфона. Этот признак позволяет рас20: ширять диапазон регулирования давлением в потоке жидкости на уровне клапана, а зна- чит и на забое скважины путем изменения рабочего давления закачиваемого газа в затрубном пространстве скважины.

25 Кроме того, наружный диаметр затвора равен эффективному диаметру основного сильфона. Этот признак исключает действие давления закачиваемого газа в затрубном пространстве скважины на площадь

30 . поперечного сечения затвора при любом состоянии клапана и обеспечивает его работу

"открыт-закрыт" только от давления в потоке жидкости, действующего на эффективную площадь основного сильфона через

35 затвор, На фиг. 1 изображен газлифтный клапан в закрытом состоянии, общий вид; на фиг, 2 — то же, в открытом (регулирующем) состоянии.

40 Газлифтный клапан содержит полый корпус 1 с каналами для входа 2 и выхода 3 газа, узла зарядки 4 и уплотнения 5. В корпусе. 1 в верхйей части установлен сильфон

6; образующий с ним камеру 7 сжатого газа.

45 К сильфону 6 жестко присоединена верхняя часть штока 8 с затвором 9, концентрично расположенным в корпусе 1. Затвор 9 с продольным 10 и радиальными 11 каналами.установлен в проходном отверстии седла 12.

1717796

5 .6 мин

В нижней части корпуса 1 имеются гнезда находят величины давления газа (Р

13, 14 и шар 15, выполняющий функцйю. P"8" c) в камере 7, соответствующие наймин макс обратного клапана. А в верхней части.кор-. денным P n.o u P n.oi задается допупуса 1 установлен управляющий элемент в: стимый диапазон изменения рабочего виде сильфона 16. образующий с корпусом 5 давления закачиваемого газа на устье мин . макс

I полость 17; сообщенную через отверстме скважины(P гу, Р гу): используя баро18 с пространством за ним. причем сильфон метрическую формулу, рассчитывают зна16 размещен в камере 7 и взаимодействует. чения давления газа для глубины мин . макс с упругим узлом, установленным под ним.и установки клапана (P г,:Р с) при завыполненным в виде подпружиненного 10 данных Р"""г и P", ry; используя уравнештока 18.. ние баланса сил. действующих на состояние

Уравнение баланса сил, действу ощип управляющего сильфона 16, определяют хана состояниеклапана,следующее: . рактеристикиупругогоэлемента18,обеспедля основного сильфона 6:: чивающие давление газа в камере 7 до

hfос 15 величины Р" "с, при параметрах Рмин и

Р" ® с Р" " ; камера 7 заряжается газом через ос мин, для управляющего сильфона 16 . узел 4 до давления Р c, определяется ха+ Г,,: рактеристическая кривая Pn.o = f(pr) для кла.Р $у пана путем расчета, а также стендовых

К,с .- и мин, (макс где Рс.з, — давление зарядки камеры 7 сжа . 20 испытаний в диапазоне Р с — Рс — Р с 1 тым газом равно Р" "с, кг/см2; ..: .находится зависимость Рз = f(pry) на основе

$o ñ, $у.с. — эффективные площади ос- кривой P„= f(pг), новногобиуправляющего16сильфона,см-; Клапан спускается в скважину на проЬ fo.с. необходимый вход сильфона:6, ектную глубину, При его функционирова: 25 нии давление закачиваемого газа в

° Ф

ДРс — изменение давления газа в ка- затРУбном пРостРанстве действУет на эфмере 7 при перемещении сильфона.6: на фективНУю площадь сильфона 16, а давлерасстояние д 1о.c., кг/см; ние в потоке жидкости — на эффективную

Ko.c., Ky.c. — скорости нагрузки (жестко-. площадь основного сильфона 6 через затвор

cTM) сильфона 6 и 16, GM/(кг/см );.:... 30 9. Давление сжатого газа в. камере 7 регулируется устьевым давлением эакачиваемого

Рп.р. — Давление в потоке жидкости на рмин р рмакс пля глубине установки клапана, оавное давле- l833 в диапазоне P щ ч ю Длв этого на устье скважины устанавливается

Pc — давление в камере 7 до мрмента РегУлЯтоРДавлениЯ., котоРыйпоДДеРживает перемещения управляющего сильфона 16, 35 заданные значения рабочего давления закакг/см;

2. чиваемого газа, При увеличении значения (у.с. перемещение управляющего силь- давления газа Pry сильфон 16 сжимает упруфона 16 см ." . гий 18, вследствие чего давление в камеРе 7

1 1

Лр*, — изменение давления газа в ка- УвеличиваетсЯ, так как обьем сильфона 16 мере 7 при перемешении сильфона 16.на 40 менЯетсЯ. Aс Уменьшением РабочегОдавлеасс ояние f к /сц ... ния газа в эатрубном пространстве давлеF - сила сопротивления упругогоузла ние в камере 7 падает. Оптимальное

18 р мещениисильфона16 кг значение давления закачиваемого газа пр

Р, — давление закачиваемого газа нв P ry выбиРается в рабочей области зави-. глубине расположения клапана, кг/см . 45 симости Рз f(p ), исходя из значения доГаэлифтный клапан работает следую.. стигаемого дебита жидкости. щим образом. В процессе эксплуатации скважины при

Перед спуском в скважинуопределяют-. заданном Р " у давление в потоке жидкоарактеристики -задается до- сти на глубине клапана, а значит и на забое пустимый диапазон изменения за ойного

3 „изменения забойного 50. скважины поддерживается автоматически миниальное р""" II IIII за счет увеличения или уменьшения пропусимальное Р з значение; используя уравРмакс значение используя ypia- скной способности «лапана по газу. Нап нение движения гаэожидкостной смесм в ° ния ожидкосой смесй в мер, при повышении устьевого давления лифте, рассчитывается значение давлеййя в гаэожидкостного по о а э р 9, д ая ход гаэожи костного потока затвор 9, делая ход потоке жидкости для глу ины установки ля лубины у уанов и .55 ввеРх, Увеличивает пРопУскнУю способР н P" " соответствфгщее ность клапана по расходу газа, при снижеклапана (Р „.o n.o}. соответствующее заданным з и эаданн p""" Р" " ; используя уф вне нии устьевого давления расход газа автоматически меньшается за счет движе- . ную площадь основного сильфома -6. ниЯ затвоРа 9 вниз и пеРекРытиЯ дополни1717796

Фиг,2

Редактор А.Мотыль

Составитель Ю.Журов

Техред М.Моргентал

Корректор Т.Малец

Заказ 861 Тираж Подписное .

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5.Производственно-издательский комбинат Патент", r. ужгород, ул, Гагарина, 101 тельного количества каналов 11. При изменении пластового давления пропускная способность клапана по закачиваемому газу также автоматически изменяется, что позволяет поддерживать давление на забое 5 скважины, соответствующее заданному значению рабочего давления газа.

Формула изобретения

1. Газлифтный клапан, включающий по- 10 лый корпус с каналами для входа и выхода газа, седло с проходным отверстием, сильфон, установленный в верхней части корпуса и образующий с ним камеру для сжатого газа, концентрично расположен- 15 ный в корпусе шток с затвором, верхним концом жестко связанный с сильфоном, узел зарядки и управляющий элемент, установленный в камере для сжатого газа и образующий с корпусом полость,.сообщенную с пространством за ним, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности его работы путем расширения. функциональных возможностей управляющего элемента, он снабжен упругим узлом, выполненным в виде подпружиненного штока и установленным.под управляющим элементом с возможностью взаимодействия с ним, а управляющий элемент выполнен в виде сильфона.

2. Газлифтный клапан по п.1, о т л ич а ю шийся тем, что наружный диаметр затвора равен эффективному диаметру основного сильфона.