Газлифтный клапан

 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при периодической эксплуатации малодебитных нефтяных скважин. Целью изобретения является повышение надежности работы клапана, при одновременном расширении функциональных возможностей , за счет увеличения давления открытия клапана при заданных давлениях зарядки. Клапан включает корпус (К) 1, седло 9 с проходным каналом и обратный клапан 11. Седло 9 образует с К верхнюю и нижнюю гидравлически связанные полости. В верхней полости установлен основной сильфон (ОС) 3. Причем ОС образует с К камеру 12 для сжатого газа. В К установлен шток 4 с затвором 8. Своим верхним концом шток А связан с ОС. Под ОС расположен дополнительный сильфон (ДС) 6. образующий с первым камеру. Верхний конец ДС связан с К, а нижний - со штоком 4. На боковой наружной поверхности К установлены два ряда кольцевых эластичных уплотнений (манжет 10), между которыми в стенках К выполнены входные радиальные каналы. В верхней части К установлен узел зарядки. Между седлом 9 и ДС установлена поперечная перегородка 7 с осевым отверстием 14 для прохода штока 4. Между перегородкой 7 и ДС в К выполнены радиальные отверстия 17 для подачи управляющего давления . Седло 9 выполнено в виде муфты перекрестного потока и установлено своими радиальными каналами 15 напротив входных каналов К. Суммарная площадь осевых каналов седла 9, гидравлически связывающих верхнюю и нижнюю полости К, больше, чем площадь кольцевого зазора между штоком 4 и поперечной перегородкой 7. Эффективная площадь ДС во столько раз больше эффективной площади ОС, во сколько раз давление открытия клапана больше давления зарядки ОС. Между ОС и ДС установлена дополнительная поперечная перегородка 5 с осевым отверстием 13 для размещения в нем с зазором штока 4. Полость между ДС и дополнительной перегородкой 5 заполнена-вязкой жидкостью, Учитвая разницу в эффективных площадках ОС и ДС в момент открытия клапана давление газа в затрубном пространстве во столько раз будет превосходить давление жидкости в трубах, во столько раз эффективная площадь ДС больше эффективной площади ОС. Это обеспечит продавку жидкости из труб на поверхность. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. (Л 4 О О О О 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 21 В 34/6

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ (21) 4765731!03 (22) 05.12.89 (46) 07.09.92. Бюл. N. 33 (71) Особое конструкторское бюро по проектированию нефтегазодобывающих машин и оборудования (72) Н.И.Бекиров, В.М.Браславский, Б.Т.Муллаев и Т.К.Оржанов (56) Клапан R-25, Gashift Production Catalog

"Cameo", 1983, с. 1125.

Авторское свидетельство СССР

N 973798, кл. Е 21 В 43/00, 1980. (54) ГАЗЛИФТНЫЙ КЛАПАН (57) Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при периодической эксплуатации малодебитных нефтяных скважин.

Целью изобретения является повышение надежности работы клапана, при одновременном расширении функциональных возможностей, эа счет увеличения давления открытия клапана при заданных давлениях зарядки. Клапан включает корпус (К) 1, седло 9 с проходным каналом и обратный клапан 11. Седло 9 образует с К верхнюю и нижнюю гидравлически связанные полости.

В верхней полости установлен основной сильфон (ОС) 3. Причем ОС образует с К камеру 12 для сжатого газа. В К установлен шток 4 с затвором 8, Своим верхним концом шток 4 связан с ОС, Под ОС расположен дополнительный сильфон (ДС) 6, образующий с первым камеру, Верхний конец ДС связан с К, а нижний — со штоком 4. На

„„5U„„1760093 А1 боковой наружной поверхности К установлены два ряда кольцевых эластичных уплотнений (манжет 10), между которыми в стенках К выполнены входные радиальные каналы. В верхней части К установлен узел зарядки. Между седлом 9 и ДС установлена поперечная перегородка 7 с осевым отверстием 14 для прохода штока 4. Между перегородкой 7 и ДС в К выполнены радиальные отверстия 17 для подачи управляющего давления. Седло 9 выполнено в виде муфты перекрестного потока и установлено своими радиальными каналами 15 напротив входных каналов К. Суммарная площадь осевых каналов седла 9, гидравлически связывающих верхнюю и нижнюю полости К, больше, чем площадь кольцевого зазора между штоком 4 и поперечной перегородкой 7. Эффективная площадь ДС во столько раз больше эффективной площади ОС, во сколько раз давление открытия клапана больше давления зарядки 0С, Между ОС и

ДС установлена дополнительная поперечная перегородка 5 с осевым отверстием 13 для размещения в нем с зазором штока 4.

Полость между ДС и дополнительной перегородкой 5 заполнена вязкой жидкостью, Учитвая разницу в эффективных площадках

ОС и ДС в момент открытия клапана давление газа в затрубном пространстве во столько раз будет превосходить давление жидкости в трубах, во столько раз эффективная площадь ДС больше эффективной площади ОС. Это обеспечит продавку жидкости из труб на поверхность. 1 э.п. ф-лы, 1 ил.

1760093

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при периодической эксплуатации малодебитных нефтяных скважин.

Известен газлифтный клапан, включающий корпус, в котором концентрично разме-. щен шток, основной сильфон, жестко связанный со штоком и образующий с корпусом камеру, заполненную вязкой жидкостью и сжатым газом, затвор, жестко связанный со штоком, седло с перепускными отверстиями, узел зарядки и обратный клапан ((3аз Lift production каталог "САМСО", 1983 r., стр. 1125, клапан R-25).

Недостатками известной конструкции, при использовании ее в малодебитных скважинах является то, что небольшое давление зарядки выбранное исходя из величины столба жидкости в НКТ приводит к разрядке до этой величины давления в затрубном пространстве скважины при периодической эксплуатации, Это вызывает неоправданные потери газа. Кроме того, подача газа s

НКТ и действие трубного давления на сильфон осуществляется через одни и те же отверстия в седле клапана. Этотакже снижает эффективность его применения.

Наиболее близким к изобретению является газлифтный клапан, содер>кащий корпус, в котором концентрично размещен шток, основной сильфон, жестко связанный со штоком и образующий вместе с корпусом камеру, заполненную сжатым газом, затвор, жестко связанный со штоком, седло. узел зарядки, обратный клапан и дополнительный сильфон имеющий диаметр меньше диаметра основного сильфона (см. Л.с. СССР

N 973798, кл. Е 21 В 43/00, 1980 г., "Клапан газлифтн ый").

Этот клапан более эффективен при периодической эксплуатации, так как наличие дополнительного сильфона меньшего диаметра позволяет увеличить давление открытия от действия давления закачиваемого газа, при небольшой величине давления зарядки, Небольшая величина давления зарядки создает небольшое усилие на шток клапана, а это в свою очередь увеличивает влияние действия столба жидкости в трубах при открытии клапана. Однако основное действие для открытия клапана по прежнему оказывает давление закачиваемого газа.

Это снижает эффективность его применения.

Кроме того, у известных клапанов нейтральная вязкая жидкость. обеспечивающ я плавный ход штока, заполняет основной сильфон клапана и нижнюю часть зарядной камеры, что уменьшает ее объем. а смеши5

50 ваемость с заряжаемым азотом снижает эффективность применения вязкой жидкости.

Цель изобретения — повышение надежности работы при одновременном расширении функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что клапан снабжен установленной в полости корпуса между седлом и дополнительным сильфоном поперечной перегородкой с выяолненным в ней осевым отверстием для прохода штока с зазором. В корпусе между перегородкой и дополнительным сильфоном над верхним кольцевым уплотнением выполнены радиальные каналы для подачи управляющего давления, Шток клапана соединенный с сильфонами клапана, проходя через отверстие в перегородке, перекрывает центральное отверстие в седле, выполненном в виде муфты перекрестного потока, Причем площадь осевых каналов, гидравлически связывающих верхнюю и нижнюю полости корпуса больше, чем площадь кольцевого зазора ме>кду штоком и поперечной перегородкой. Кроме того эффективная площадь дополнительного сильфона во столько раз больше эффективной площади основного сильфона, во столько раз давление открытия клапана больше давления зарядки основного сильфона. Между двумя сильфонами также имеется дополнительная поперечная перегородка с осевым отверстием для размещения в нем с зазором штока, что позволяет залитой в дополнительный сильфон вязкой жидкости демпфировать через него, обеспечивая плавный ход штока.

На чертеже представлен общий вид клапана.

Клапан газлифтный состоит из корпуса

1, в верхней части которого расположен узел зарядки 2. Внутри корпуса размещен основной сильфон 3, образующий с корпусом камеру 12, заряжаемую сжатым газом через узел зарядки. К нижнему торцу сильфона 3.прикреплен шток 4, который проходя через отверстие 13 в дополнительной поперечной перегородке 5, соединен с нижним торцом дополнительного сильфона 6, и проходя через отверстие 14 в перегородке 7 соединен с затвором 8, перекрывающим центральное отверстие в седле 9. Седло 9 выполнено в виде муфты перекрестного потока, Радиальный канал 15, сообщенный с центральным отверстием, расположен между кольцевыми уплотнительными манжетами 10, а осевые каналы гидравлически связывают верхнюю часть корпуса с узлом обратного клапана 11, где расположены выходные отверстия 16 клапана, через которые газ попадает в скважину. Над перегородкой 7 в корпусе выполнены ради1760093 элитные отверстия 17. над кольцевыми уплотнительными манжетами 10, обеспечивающие действие управляющего давления на дополнительной сильфон 6, Клапан тарируется на стенде на величи- 5

»у давления открытия равную действию давления столба жидкости в трубах на дополнительный сильфон 6 большего диаметра. При этом давление зарядки будет больше давления открытия во столько раэ, 10 во сколько раз эффективная площадь сильфона 6 больше эффективной площади основного сильфона 3.

Клапан работает следующим образом:

Давление газа в затрубном и ространст- 15 ве взаимодействует через канал 15 и шток 4 с давлением зарядки основного сильфона 3.

Давление жидкости в трубном пространстве взаимодействует через каналы 14 в корпусе с дополнительным сильфоном 6 20 большей эффективной площади.

Установленный в скважинной камере на месте рабочего клапана, клапан находится под действием как трубного, так и затрубного давления, Давление закачиваемого 25 газа в эатрубное прас:ранство не должно превышать давление зарядки, тогда клапан откроется при достаточном давлении столба жидкости в трубах, Учитывая разницу в эффективных площадях сильфонов 3 и 6, в 30 момент открытия клапана давление газа в затрубном пространстве во столько раз будет превосходить давление жидкости в трубах, во столько раз эффективная площадь дополнительного сильфона больше эффек- 35 тивной площади основного. Это обеспечит продавку жидкости из труб на поверхность.

После это давление в трубах снизится, что повлечет за собой закрытие клапана. Учитывая соотношение зарядного давления и дав- 40 ление закачиваемого газа, разрядка затрубного пространства не произойдет, Таким образом, данный клапан наиболее эффективен при эксплуатации малодебитных скважин периодическим газлифтным 45 способом, Формула изобретения

1. Газлифтный клапан, содержащий корпус, седло с проходным каналом образующее с корпусом верхнюю и нижнюю гид- 50 равлически связанные полости. обратный клапан. расположенный под седлом, основной сильфон, установленный в верхней полости и образующий с корпусом камеру для сжатого газа, концентрично расположенный в корпусе шток с затвором, верхним концом жестко связанный с основным сильфоном, дополнительный сильфон, расположенный под основным и образующий с ним камеру, верхний конец которого соединен с корпусом, а нижний — со штоком, установленные на боковой наружной поверхности корпуса два ряда кольцевых эластичных уплотнений, между которыми в стенках корпуса выполнены входные радиальные каналы, и узел зарядки основного сильфона, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности его работы при одновременном расширении функциональных возможностей за счет увеличения давления открытия клапана при заданных давлениях зарядки. он снабжен установленной в полости корпуса между седлом и дополнительным сильфоном поперечной перегородкой с выполненным в ней осевым отверстием для прохода с зазором штока, в корпусе между перегородкой и дополнительным сильфоном над верхним кольцевым уплотнением выполнены радиальные каналы дл подачи управляющего давления, седло выполнено в виде муфты. перекрестного потока и установлено своими радиальными каналами напротив входных каналов корпуса, а суммарная площадь осевых каналов седла, гидравлически связывающих верхнюю и нижнюю полости корпуса, больше площади кольцевого зазора между штоком и поперечной перегородкой, причем эффективная площадь дополнительного сильфона во столько раз больше эффективной площади о основного сильфона, во сколько раз давление открытия клапана больше давления зарядки основного сильфона.

2. Клапан по и 1, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности его работы за счет обеспечения плавности хода штока, он снабжен установленной между двумя сильфонами дополнительной поперечной перегородкой, а полость между дополнительным сильфоном и дополнитель-. ной поперечной перегородкой заполнена вязкой жидкостью.

1760093

12

Составитель В.Браславский

Техред М.Моргентал Корректор С.Юско

Заказ 3166 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101