Газлифтный клапан пневмогидравлического действия

 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к газлифтной добыче нефти, и может быть применено для управления работой скважины путем изменения рабочего давления закачиваемого газа, в том числе и автоматического поддержания оптимального режима в процессе эксплуатации. Целью изобретения является повышение эффективности управления работой клапана путем изменения устьевого давления закачиваемого газа либо по заданному забойному давлению при одновременно повышении надежности его работы. Клапан включает полый корпус (ПК) 1 с входными 2 и выходными каналами. На

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИ Ч Е СКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 21 В 34/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и (21) 4828121/03 (22) 02.04,90 (46) 15.10.92. Бюл, ¹ 38 (71) Нижневартовский научно-исследовательский и проектный институт нефти (72) М..Х.Аминев и Ж.С.Шаихулов (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 744118, кл. Е 21 В 43/00, 1979. (54) ГАЗЛИФТНЫЙ КЛАПАН ПНЕВМОГИДРАВЛИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ (57) Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к

„„Ы „„1768751 А1 газлифтной добыче нефти, и может быть применено для управления работой скважины путем изменения рабочего давления закачиваемого газа, в том числе и автоматического поддержания оптимального режима в процессе эксплуатации, Целью изобретения является повышение эффективности управления работой клапана путем изменения устьевого давления закачиваемого газа либо по заданному забойному давлению при одновременно повышении надежности его работы. Клапан включает полый корпус (ПК)

1 с входными 2 и выходными каналами, На

1768751

40 боковой наружной поверхности ПК установлены два ряда кольцевых эластичных уплотнений 14. В верхней части ПК размещен узел зарядки 5, В полости ПК установлены концентрично неподвижные соосные друг другу нижний направляющий шток (ННШ)

10 и верхний направляющий шток (ВНШ) 6.

Наружный диаметр BHLU больше, чем в

ННШ. Установлен ВНШ, имеющий сквозное осевое отверстие, с образованием с ПК камеры 4 для сжатого газа; выполненный в

Н Н Ш осевой канал 12 заглушен сверху, Кроме того, в ННШ выполнены ряды радиальных отверстий 13 для гидравлического сообщения полости ПК с его выходными каналами. Одновременно на ВНШ и ННШ усИзобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к газлифтной добыче нефти и может быть применено для управления работой скважины путем изменения рабочего давления закачиваемого газа, в том числе и автоматического поддержания оптимального режима в процессе эксплуатации.

Известно устройство, содержащее полый корпус с входными и выходными отверстиями, узел зарядки, уплотнительные элементы, сильфон, жестко связанный со штоком и затвор в виде плунжера с продольными. каналами.

Также известен газлифтный клапан, состоящий из корпуса с радиальными каналами, стержня с узлом зарядки, сильфонной камеры, заполненной сжатым азотом, пары шток-седло и уплотнительных элементов, Этот клапан имеет следующие недостатки: — невозможность постоянно поддерживать заданное забойное давление в любой момент времени, что снижает эффективность работы скважин;. — малая надежность в работе сильфона из-за того, что в спиралях винтов сильфона откладывается грязь, препятствующая его движению (клапан не будет открываться или закрываться, когда необходимо) или, если скважина заполнена жидкостью, результирующее давление снаружи клапана может оказаться вполне достаточным, чтобы деформировать сильфон; — кроме того, попадание мехпримесей на витки сильфона приводит к механическому износу по наружной поверхности и разгерметизации, а также технологии изготовления сильфонного узла, процесс— сложный и дорогостоящий, 5

30 тановлен поршень 8 с возможностью осевого перемещения относительно них и перекрытия радиальных отверстий 13 в ННШ, в крайнем нижнем своем положении. В поршне выполнен ступенчатый осевой канал. На

BHLU и ННШ выполнены ограничители 7 и

11 перемещения поршня 8. Газ из затрубного пространства поступает в полость клапана, а затем через каналы 13 в осевой канал

12 ННШ и далее через выходные отверстия в колонну НКТ, совершая работу по подьему жидкости. При достижении заданного давления поршень постепенно перекрывает радиальные каналы 13 ННШ, тем самым . уменьшая расход газа через клапан вплоть до полного его закрытия. 1 з.п. ф-лы, 2 ил, Целью изобретения является повышение эффективности управления работой клапана путем изменения устьевого давления закачиваемого: газа, либо по заданному забойному давлению при одновременном повышении надежности его работы.

Положительный эффект при использовании изобретения заключается в увеличении добычи нефти и (или) снижении удельного расхода газа за счет возможности выбора оптимального забойного давления и автоматического поддержания его значения в процессе эксплуатации газлифтной скважины, Газлифтный клапан снабжен установленными концентрично в полости корпуса двумя неподвижными соосными направляющими штоками и поршнем с выполненным в нем ступенчатым осевым каналом, причем верхний направляющий шток выполнен большего диаметра, имеет сквозное осевое отверстие и установлен с образованием с корпусом камеры для сжатого газа, а в нижнем выполнены заглушенный сверх осевой канал и ряды радиальных отверстий для гидравлического сообщения полости корпуса с его выходными каналами, а поршень установлен на штоках с возможностью осевого перемещения относительно них и перекрытия радиальных отверстий нижнего штока в крайнем нижнем своем положении, Совокупность этих технических решений позволяет отказаться в газлифтном клапане от применения традиционного сильфонного узла.

На соосных направляющих штоках выполнены ограничители перемещения поршня, что позволяет иметь фиксированные верхнее и нижнее положения поршня.

1768751

РминхМн= Рахов

На фиг.1 показан газлифтный клапан пневмогидравлического действия в закрытом положении; на фиг.2 — то же, в открытом (регулирующем) положении, Газлифтный клапан пневмогидравлического действия состоит из корпуса 1 с радиBllbHblMM каналами 2, сепарирующего или диспергирующего узла 3, камеры 4 со сжатым газом, узла 5 зарядки, полого штока 6 с ограничителем перемещения поршня 7, поршня 8 с уплотнительными элементами 9, штока 10 с ограничителем перемещения поршня 11, осевым каналом 12 и радиальными каналами 13 для регулирования объема поступающей среды. На корпусе установлены уплотнительные манжеты 14, служащие для разделения сред в месте установки клапана.

Уравнение баланса сил, действующих на состояние клапана, следующее:

Рмин x ASH (2)

AS, где Рмин — давление закачиваемого газа в точке установки клапана или забойное давление при котором клапан должен быть закрыт;

AS, — разность наружных торцевых эффективных площадей поршня;

ASв — разность внутренних торцевых эффективных площадей поршня;

Fç — давление зарядки газом.

Газлифтный клапан пневмогидравлического действия работает следующим образом.

Перед спуском клапана в скважину определяются его рабочие характеристики; — задается минимально допустимое значение забойного давления или давления закачиваемого газа (PMMH); — заряжается газом через узел зарядки

5 на расчетное давление по формуле баланса сил; — далее клапан подвергается стендовым испытаниям по контролю за давлением открытия клапана, Спуск в скважину клапана и его установка производится известным способом на стандартном канатном инструменте. Давление в кольцевом пространстве скважины воздействует через радиальные каналы 2 на поршень 8 и при превышении давления над заданным давлением (Рмин), поршень 8 начинает движение по штокам 6 и 10 в направлении узла зарядка 4 открывая радиальные

55 каналы 13 в штоке 10 и откроется тем больше каналов, чем выше давление над заданным давлением (PM H).

Компримированный газ высокого давления или сквэжинная жидкость (при пуске скважины в работу после остановки) под давлением этого газа через радиальные каналы 2 в корпусе поступает в полость клапана, а через радиальные каналы 13 в осевой канал 12 штока 10 и затем, через диспергирующий или сепарирующий узел 3, в колонну насосно-компрессорных труб и по ним до устья скважины в систему нефтесбора, совершив полезную работу по подъему скважинной жидкости, При достижении давления в кольцевом пространстве до заданного (Рмин), поршень

8 движется в противоположном направлении, постепенно перекрывая радиальные каналы 13 штока 10, тем самым уменьшая расход через клапан газа до его полного закрытия.

При превышении давления в кольцевом пространстве над заданным (Р ) — цикл повторяется.

Формула изобретения

1, Газлифтный клапан пневмогидравлического действия, включающий полый корпус с входными и выходными каналами, установленные на его боковой наружной поверхности два ряда кольцевых эластичных уплотнений и узел зарядки, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения эффективности управления работой клапана путем изменения устьевого давления закачиваемого газа или по заданному забойному давлению при одновременном повышении надежности в работе, он снабжен установленными концентрично в полости корпуса двумя неподвижными соосными направляющими штоками и поршнем с выполненным в нем ступенчатым осевым каналом, причем верхний направляющий шток выполнен большего диаметра, имеет сквозное осевое отверстие и установлен с образованием с корпусом камеры для сжатого газа, а в нижнем штоке выполнены заглушенный сверху осевой канал и ряды радиальных отверстий для гидравлического сообщения полости корпуса с его выходными каналами, поршень установлен на штоках с возможностью осевого перемещения относительно них и перекрытия радиальных отверстий нижнего штока в крайнем нижнем своем положении.

2. Клапан по п,1, отличающийся тем, что на штоках выполнены ограничители перемещения поршня.

1768751

Составитель М.Аминев

Техред М.Моргентал Корректор Э,Лончакова

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, yn,Гагарина, 101

Заказ 3627 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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