Газлифтный клапан

 

Использование: в нефтегазодобывающей промышленности, в частности в технике газлифтной эксплуатации скважин. Клапан состоит из полого корпуса с входными прорезями и выходными каналами, сильфона, установленного в верхней части корпуса и образующего с последним камеру, заполненную газом, штока, жестко связанного с сильфоном, узла зарядки и уплотнительных элементов. В штоке выполнен сквозной поперечный канал, где размещен фиксатор, выполненный в виде двух шаров, между которыми установлена пружина. Фиксатор взаимодействует со скосами бурта корпуса. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕ.СКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4856761/03 (22) 01.08.90 (46) 07.03.93, Бюл. Nã 9 (71) Нижневартовский научно-исследовательский и проектный институт нефти (72) M.З.Шарифов, И,С.Третьяков, В.АЛеонов и Н.И.Бекиров (56) Нефтяное хозяйство, 1990, N. 3. с. 68-70.

Авторское свидетельство СССР

N. 1754882, кл. Е 21 В 34/06, 1989. (54) ГЯЗЛИФТНЫЙ КЛАПАН (57) Использование в нефтегазодобывающей промышленности, в частности в техниИзобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к технике газлифтной эксплуатации скважин.

Цель изобретения — повышение точности срабатывания клапана.

Эффект от применения клапана достигается за счет оптимальной регулировкидиапазона давления между его открыванием и закрыванием (под действием потока жидкости, а значит, и забойного давления скважины на затвор). Ожидаемый экономический эффект составит на одну скважину не менее

8 тыс. руб.

Цель достигается тем. что в штоке выполнен сквозной поперечный канал, а фиксатор выполнен в виде двух шаров, подпружиненных относительно друг друга и расположенных соответственно в сквозном поперечном канале штока, причем в корпусе выполнен бурт со скосами, а фиксатор установлен с возможностью взаимодействия с буртом. Предлагаемая конструкция, Ж„, 1800002 А1 (sl)5 Е 21 В 34/06

" "«ъ

r . ке газлифтной эксплуатации скважин. Клапан состоит из полого корпуса с входными прорезями и выходными каналами, сильфона, установленного в верхней части корпуса и образующего с последним камеру, заполненную газом, штока, жестко связанного с сил ьфоном, узла зарядки и уплотнительных элементов. В штоке выполнен сквозной поперечный канал, где размещен фиксатор, выполненный в виде двух шаров, между которыми установлена пружина. Фиксатор взаимодействует со скосами бурта корпуса.

1 ил. клапана обеспечивает полное и мгновенное положение "открыто" или "закрыто" проход- 2 ного сечения канала для инжектируемого газа, а также исключает преждевременное закрывание клапана, что дополнительно снижает давление в потоке жидкости на его уровне, а значит, и забойное давление.

На чертеже изображен газлифтный кла- С» пан, общий вид. О

Клапан состоит из полого корпуса 1 с входными прорезями 2 и выходными кана- «с) лами 3, сильфона 4. установленного в верхней части корпуса 1 и образующего с последним камеру 5. заполненную газом. штока 6. жестко связанного с сильфоном 4, узла 7 зарядки и уплотнительных элементов

8. B штоке 6 выполнен сквозной поперечный канал 9. где размещен фиксатор, выполненный в виде двух шаров 10, между которыми установлена пружина 11. Фиксатор взаимодействует со скосами 12 и 13 бурта корпуса 1.

1800002

4 т

S.+F=Р S.,, 1

45

Перед спуском клапана в скважину определяется давление зарядки сильфонной камеры газом, исходя из заданного значения давления открывания и закрывания клапана, а также исходя из регулировочной характеристики применяемого пружинного фиксатора. Для этого используются уравнения баланса сил для момента открывания и закрывания клапана, Для момента открывания где Рс — давление зарядки сильфона;

Sc — эффективная площадь сильфона;

F — сила сопротивления пружинного фиксатора;

Рпо — давление в потоке жидкости в ма-. мент открывания;

S3 — площадь поперечного сечения нижней части штока (затвора), причем S3 = Яс.

Для момента закрывания (Pc+ dPc) Яс- F = Рпз 8з, (2) .где dP, — величина изменения давления зарядки в сильфонной камере при полном отрывании клапана;

P» — давление в потоке жидкости в момент закрывания, Из уравнений (1) и (2) определяется необходимое давление зарядки Рс сильфонной камеры и сила сопротивления F пружинного фиксатора. которые обеспечивают необходимый диапазон давления открывания и закрывания клапана:

Рс = 0,5 (Рпо + Рпз dPc);

F = 0,5 (Рпо - Рпз+ бРс) Sc

Исходя из значения силы F определяется жесткость пружинного фиксатора: Кп =

F/Ln, где Кп — коэффициент, хаРактеРиэУющий жесткость пружины;

L> — величина (иод) сжатия пружины, при . которой шары фиксатора выходят иэ контакта с буртом корпуса.

После тарировки на давление открывания и закрывания клапан спускается в скважину на проектную глубину, при этом давление жидкости в скважине действует на торцовую поперечную площадь штока 6 (затвора) через каналы 3 корпуса 1.

Перед пуском в эксплуатацию скважина заполнена жидкостью глушения и поэтому клапан открыт, так как давление, действующее на затвор через канал 3, больше, чем . установленное давление открывания клапана, После запуска скважины с вводом рабочего газа в лифт через данный клапан

"0 происходит следующее.

Давление потока жидкости в лифте на уровне клапана уменьшается по мере поступления рабочего газа и наступает момент, когда величина этого давления

"5 снижает до тарировочиого давления закрывания клапана. В зто время вила, возникающая в сильфонной камере от давления зарядки Рс, стремится переместить шток 6 клапана вниз, а шары 10 фиксатора, сжимая

20 пружину 11 между собой, выходят из контакта со скосами 12 бурта.и сразу же фиксируют контакт со скосами 13 бурта, т.е. шток 6 мгновенно перемещается вниз и закрывает входные прорези 2, в результате чего прекращается поступление рабочего газа в лифт. Пластовая жидкость начинает накап ливаться в лифте до тех пор, пока давление жидкости не достигнет тарировочного давлении открывания клапана. В этот момент

30 фиксатор, сжимаясь, резко переходит с нижнего положения на верхнее, при этом открываются входные прорези 2 клапана и гаэ начинает поступать в лифт через них.

Далее процесс повторяется аналогично вышеописанному.

Формула изобретения

Газлифтный клапан, содержащий полый корпус с каналами, сил ьфон, установленный в верхней части корпуса и образующий с последним камеру, заполненную газом, шток, жестко связанный с сильфоном, узел зарядки и уплотнительиые элементы, размещенные в корпусе, отличающийся тем, что, с целью повышения точности срабатывания клапана, s штоке выполнен сквозной поперечный канал, а фиксатор выполнен в виде двух шаров, подпружиненных друг относительно друга и расположенных соответственно в сквозном поперечном канале штока, причем в корпусе выполнен бурт со скосами, а фиксатор установлен с возможностью взаимодействия с буртом.

1800002

Составитель М.Шарифов

Техред М,Моргентал Корректор А.МОтыль

Редактор

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

Заказ 1143 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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