Устройство для регулирования режима работы скважины

 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к добыче нефти, и может быть применено для регулирования режима работы скважин, в частности забойного давления, при их эксплуатации , Целью изобретения является повышение эффективности работы устройства при одновременном упрощении конструкции . Устройство включает полый корпус (К) с верхними и нижними каналами, поперечную перегородку (ПП) с осевым отверстием. Выполнена ,ПП с возможностью образования с К полости. Под верхними каналами размещено седло с проходным отверстием. Одновременно в осевом отверстии ПП и проходном отверстии седла размещен подвижный шток (Ш). В верхней части К размеИзобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к добыче нефти, и может быть применено для регулирования режима работы скважины, в частности забойного давления, при их эксплуатации . Известно устройство, состоящее из корпуса с радиальными каналами, сердечника с пружиной, втулки с дросселирующими насадками , поворотного механизма и переводника . щен узел зарядки, Полость над ПП выполнена герметичной и заполнена сжатым газом. В Ш с верхнего конца выполнено глухое отверстие, а с нижнего конца - глухое осевое отверстие и ряды радиальных каналов. Установлен Ш с возможностью перекрытия радиальных каналов ПП в крайнем осевом положении, совмещения радиальных каналов с верхними каналами К в промежуточном положении и перекрытия гидравлической связи нижнего осевого канала Ш с верхними каналами К в крайнем нижнем положении Ш. Площадь поперечного сечения Ш постоянна по всей его длине Суммарная площадь поперечных сечений радиальных каналов Ш меньше площади поперечного сечения каналов К. Под седлом в К выполнена полость, гидра влически сообщенная с его нижними каналами. На наружной поверхности нижнего конца Ш выполнен ограничительный бурт. Поддержание давления на забое скважины осуществляется автоматически за счет дополнительного открытия или же частичного перекрытия радиальных каналов штока при изменении забойного давления, за счет чего и достигается поставленная цель. 2 з.п. ф-лы, 4 ил. Известно устройство, состоящее из корпуса и затвора, открывающегося от давления жидкости в канале между отверстиями корпуса. Наиболее близким к предлагаемому является устройство, состоящее из корпуса с каналами, узла зарядки, сильфонов, жестко связанных со штоком затвора. Однако такое устройство имеет технологически сложную конструкцию, небольшую пропускную способность по жидкости ел с ч сь ел GO I0 со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)s Е 21 В 34/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Ql () .0

ОО > (21) 4783836/03 (22) 19.01.90 (46) 30.09.92, Бюл, ¹ 36 (71) Нижневартовский научно-исследовательский и проектный институт нефти (72) М. 3. Шарифов, М. М. Рашидов, В, А.:leoнов, Н, И, Бекиров, С. А. Алиев и О. И. Макеев (56) Авторское свидетельство СССР

N 1694863, кл. Е 21 В 34/06, 1989. (54) УСТРОЙСТВО 4ЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ

РЕЖИМА РАБОТЫ СКВАЖИНЫ (57) Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к добыче нефти, и может быть применено для регулирования режима работы скважин, в частности забойного давления, при их эксплуатации, Целью изобретения является повышение эффективности работы устройства при одновременном упрощении конструкции. Устройство включает полый корпус (К) с верхними и нижними каналами, поперечную перегородку (ПП) с осевым отверстием, Выполнена ПП с возможностью образования с К полости, Под верхними каналами размещено седло с проходным отверстием, Одновременно в осевом отверстии ПП и проходном отверстии седла размещен подвижный шток (Ш). В верхней части К размеИзобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к добыче нефти, и может быть применено для регулирования режима работы скважины, в частности забойного давления, при их эксплуатации.

Известно устройство, состоящее из корпуса с радиальными каналами, сердечника с пружиной, втулки с дросселирующими насадками, поворотного механизма и переводника, „„. Ы„„1765368 А1 щен узел зарядки, Полость над ПП выполнена герметичной и заполнена сжатым газом.

В Ш с верхнего конца выполнено глухое отверстие, а с нижнего конца — глухое осевое отверстие и ряды радиальных каналов.

Установлен Ш с возможностью перекрытия радиальных каналов ПП в крайнем осевом положении, совмещения радиальных каналов с верхними каналами К в промежуточном положении и перекрытия гидравлической связи нижнего осевого канала Ш с верхними каналами К в крайнем нижнем положении Ш. Площадь поперечного сечения Ш постоянна по всей его длине.

Суммарная площадь поперечных сечений радиальных каналов Ш меньше площади поперечного сечения каналов К. Под седлом в

К выполнена полость, гидравлически сообщенная с его нижними каналами. На наружной поверхности нижнего конца Ш выполнен ограничительный бурт. Поддержание давления на забое скважины осуществляется автоматически за счет дополнительного открытия или же частичного перекрытия радиальных каналов штока при изменении забойного давления, за счет чего и достигается поставленная цель. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Известно устройство, состоящее из корпуса и затвора, открывающегося от давления жидкости в канале между отверстиями корпуса.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, состоящее из корпуса с каналами, узла зарядки, сильфонов, жестко связанных со штоком затвора.

Однако такое устройство имеет технологически сложную конструкцию, небольшую пропускную способность по жидкости

1765368

15

25

35

45

50 при ограниченных диаметрах устройства, а также низкую надежность из-за сильфонных элементов, причем его область применения ограничена насосной эксплуатацией скважин.

Целью изобретения является повышение эффективности работы устройства при одновременном упрощении его конструкции, Положительный эффект при использовании изобретения заключается в повышении дебита, срока службы и увеличении межремонтного периода работы насосной скважины за счет поддержания динамического уровня, а значит и забойного давления при рассогласованной работе системы пласт — насос из-за изменения приточной характеристики пласта, неправильного подбора подземного оборудования и пр.; в повышении добычи нефти при эксплуатации фонтанных и газлифтных скважин на сложно-построенных залежах за счет автоматического поддержания рационального забойного давления (или перепада давления на призабойной зоне) при различного рода внешних возмущающих воздействиях; нарушении стационарного притока жидкости из пласта; изменение обводненности, пластового и устьевого давлений; прорыве газа в скважину из подгазовой зоны пласта или газовой шапки; в снижении стоимости устройства за счет упрощения его конструкции.

Цель изобретения достигается за счет того, что полость над перегородкой выполнена герметично и заполнена сжатым газом, в штоке с верхнего конца выполнено глухое отверстие, а с нижнего конца штока — глухое осевое отверстие и ряды радиальных каналов, при этом шток установлен с возможностью перекрытия радиальных каналов поперечной перегородкой в крайнем верхнем своем положении, совмещения радиальных каналов с верхними каналами корпуса в промежуточном положении и перекрытия гидравлической связи нижнего осевого канала штока с верхними каналами корпуса в крайнем нижнем положении штока, причем площадь поперечного сечения штока постоянна по всей его длине, а суммарная площадь поперечных сечений радиальных каналов штока меньше площади поперечного сечения каналов корпуса. Под седлом в корпусе выполнена полость. гидравлически сообщенная с его нижними каналами. На наружной поверхности нижнего конца штока выполнен ограничительный бурт.

На фиг. 1 изображено устройство для регулирования режима работы насосной скважины: а) в открытом (исходном) положении; б) в закрытом положении; на фиг. 2— устройство для фонтанной и газлифтной скважины; а) в закрытом (исходном) положении; б) в открытом положении; на фиг. 3— принципиальная схема насосной скважины; на фиг. 4 — схема фонтанной и газлифтной скважиньь

Устройство содержит полый корпус 1 с верхними 2 и нижними 3 каналами, поперечную перегородку 4 с осевым отверстием, седло 5 с проходным отверстием, узел зарядки 6 и уплотнения 7. Устройство имеет подвижной шток 8 с ограничительным буртом 9, размещенный одновременно в осевом отверстии перегородки 4 и проходном отверстии седла 5, причем шток 8 с корпусом 1 образуют полость 10 буферной жидкости, полость 11 сжатого газа, полости 12 и

13, В штоке 8 с верхнего конца выполнено глухое отверстие 14 для увеличения объема с целью сокращения изменения давления в полости 11 сжатого газа при изменении его положения, а с нижнего конца штока 8— глухое осевое отверстие 15 и ряды радиальных каналов 16. Причем площадь поперечного сечения штока 8 постоянна по всей его длине, а суммарная площадь сечений радиальных каналов 16 штока 8 меньше площади поперечного сечения каналов 2 и 3 корпуса

1, из-за чего сужение {дросселирование) потока добываемой жидкости при открытом положении устройства происходит в радиальных каналах 16 штока 8, Этот признак исключает действие давления жидкости в подъемнике на состояние устройства открыт — закрыт и обеспечивает управление работой устройства только от давления потока жидкости, действующей на нижнюю торцовую (поперечную) площадь штока 8.

Устройство работает следующим образом, Перед спуском его в скважину полость

11 заполняется сжатым газом до давления, определенного исходя из значения рационального забойного давления. При этом используется уравнение баланса сил, действующих на поперечную площадь штока8,т,е.

PcS=РS.

P =P„— р g Л1 соза. где Рс — давление сжатого газа; S — поперечная площадь штока: P — давление жидкости, при котором происходит перемещение штока; Рз — рациональное забойное давление;

Л L— - расстояние междудинамическим уровнем (или забоем) скважины и глубиной установки устройства; р -средняя плотность

1765368 жидкости на участке Л L; а — средний угол наклона на участке Л L; 9-ускорение свободного падения, При насосном способе эксплуатации скважины устройство (см, фиг, 1) устанавливается на глубине выше, чем насос (см. фиг.

3). Работа клапана происходит под действием давления жидкости B затрубном пространстве (через нижние каналы 3 корпуса

1) на поперечную площадь штока 8, т, е. когда динамический уровень не достигает заданной величины, устройство находится в открытом состоянии и пооция жидкости из лифта через каналы 16 поступает в затрубное пространство, При этом уровень жидкости в затрубном пространстве растет, за счет чего шток 8 перемещается вверх и пропускные каналы 16 перекрываются. В дальнейшем процесс повторяется, т. е, при падении уровня жидкости в затрубном пространстве шток 8 перемещается вниз и происходит переток части жидкости из лифта в затрубное пространство. Таким образом, поддерживается определенный (фиксированный) динамический уровень жидкости в затрубном пространстве, а значит и заданное давление на забое скважины.

При фонтанном или газлифтном способах эксплуатации скважин устройство (см фиг, 2) может спускаться и устанавливаться в посадочный нипель 4 на "башмаке" лифта (см, фиг, 4), В момент достижения давления жидкости заданнОй величины под штоком устройство открывается и происходит приток жидкости из пласта в лифт через радиальные каналы. Поддержание давления на забое скважины осуществляется автоматически за счет дополнительного открытия или же частичного перекрытия радиальных каналов штока при изменении забойного давления, т. е. если повышается забойное давление, увеличивается пропускная способность устройства за счет дополнительного открытия части радиальных каналов, А если снижается забойное давление, то уменьшается пропускная способность устройства за счет дополнительного перекрытия части радиальных каналов, Формула изобретения

5 1. Устройство для регулирования режима работы скважины, включающее полый корпус с верхними и нижними каналами, поперечную перегородку с осевым отверстием, выполненную с возможностью обра10 зования с корпусом полости, седло с проходным отверстием, размещенное под верхними каналами, подвижный шток, размещенный одновременно в осевом отверстии перегородки и проходном отверстии

15 седла, и узел зарядки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности в работе устройства при одновременном упрощении конструкции, полость над перегородкой выполнена герметичной и

20 заполнена сжатым газом, в штоке с верхнего конца выполнено глухое отверстие, а с нижнего конца штока — глухое осевое отверстие и ряды радиальных каналов, при этом шток установлен с возможностью перекры25 тия радиальных каналов поперечной перегородкой в крайнем верхнем осевом положении, совмещения радиальных каналов с верхними каналами корпуса в промежуточном положении и перекрытия

30 гидравлической связи нижнего осевого канала штока с верхними каналами корпуса в крайнем нижнем положении штока, причем площадь поперечного сечения штока постоянная по всей его длине, а суммарная пло35 щадь поперечных сечений радиальных каналов штока меньше площади поперечного сечения каналов корпуса.

2, Устройство по и. 1, о т л и ч à ю щ е ес я тем, что под седлом в корпусе выполне40 на полость, гидравлически сообщенная с

его нижними каналами, 3, Устройство по пп. 1 и 2, о т л и ч а ющ е е с я тем, что на наружной поверхности нижнего конца штока выполнен ограничи45 тельный бурт.

1765368

I гТ

8) 1765368

Фит .2

1765368

Составитель B.ØàðèôîB

1ехред M.Ìîðãåíòàë Корректор М.Петрова

Редактор

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

Заказ 3363 Тираж Подписное

ВНЛИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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