Устьевой регулятор давления

 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть применено для управления давлением в скважинном потоке жидкости или газа на устье скважины. Устройство включает корпус с сильфонной камерой, штоком и седлом. Входные каналы соединены с верхней точкой насосно-компрессорных труб, выходные каналы - с системой нефтесбора. Площадь поперечного сечения входных каналов больше суммарной площади сечения выходных каналов. Достигается расчетное давление в верхней точке насосно-компрессорных труб. Сильфонная камера сжимается. Открывается проходное сечение седла. Происходит истечение скважинной жидкости. Повышается эффективность работы устройства. 2 ил.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к технике добычи нефти и газа, и может быть применено для управления давлением в скважинном потоке жидкости или газа на устье скважины.

Известны устройства "Газлифтные клапана серии Г (2Г-25; 3Г-25 и т.д.)" [1] , состоящие из корпуса с установленными внутри него сильфонной камеры со штоком, седла с уплотнительными элементами, входных и выходных каналов, расположенных на корпусе.

Конструкция этих устройств не позволяет выдерживать определенный перепад давления, а давления открытия и закрытия у них равны.

Известен используемый в системе для автоматического контроля и управления эксплуатационной скважиной управляющий клапан [2]. В известном устройстве содержится корпус с установленными внутри него седлом и исполнительным механизмом в виде сильфонной камеры со штоком. Расположенные на корпусе входные каналы соединены с верхней точкой насосно-компрессорных труб, а выходные каналы соединены с системой нефтесбора.

Данное устройство также не поддерживает перепад давления.

Целью изобретения является повышение эффективности работы устройства за счет создания расчетного перепада давления между давлениями открытия и закрытия.

Поставленная цель достигается за счет следующего технического решения: суммарная площадь поперечного сечения выходных каналов равна (или меньше) площади проходного сечения седла, а суммарная площадь поперечного сечения входных каналов больше суммарной площади поперечного сечения выходных каналов, что позволяет, после открытия устьевого регулятора давления, давление, действующее на шток, передавать на эффективную площадь сильфонной камеры, таким образом увеличивается продолжительность цикла работы скважины и осуществляется более глубокая депрессия на призабойную зону скважины.

Взаимозависимость площадей сечений описывается следующим отношением: S1 > Sc > S2, где S1 - площадь сечения входных каналов; S2 - площадь сечения выходных каналов; Sс - площадь проходного сечения седла.

На фиг. 1 и 2 представлены общий вид устьевого регулятора давления в закрытом и открытом состоянии.

Устьевой регулятор давления содержит корпус 1 с входными 2 и выходными 3 каналами. В корпусе 1 установлены сильфонная камера 4 со штоком 5 и седло 6.

Устьевой регулятор давления работает следующим образом.

После зарядки сильфонной камеры 4 рабочим агентом, расчетным давлением и его установки на устьевой фонтанной арматуре скважины на пути транспорта скважинной жидкости от скважины до групповой замерной установки, проходное сечение седла 6 перекрыто штоком 5 и давление жидкости или газа в верхней точке насосно-компрессорных труб Р_тр. через фонтанную арматуру, входные каналы 2 корпуса 1 и проходного отверстия седла 6 действует на шток 5 сильфонной камеры 4, а на сильфонную камеру 4 действует давление в системе нефтесбора Р_л. При достижении расчетного давления в верхней точке насосно-компрессорных труб Р_тр. сильфонная камера 4 сжимается, поднимая за собой шток 5, открывается проходное отверстие седла 6 и за счет разности площадей выходных каналов 3 и проходного сечения седла 6 давление в полости устьевого регулятора становится равным давлению в верхней точке насосно-компрессорных труб P_тр. и уже это давление действует на эффективную площадь сильфонной камеры. Тем самым создает перепад давления между давлением открытия и закрытия. Через устьевой регулятор давления происходит истечение скважинной жидкости или газа до тех пор, пока давление в верхней точке насосно-компрессорных труб не снизится до расчетного, при этом шток 5 сильфонной камеры 4 садится на седло 6, перекрывая его проходное сечение, после чего движение жидкости или газа прекращается. После закрытия устьевого регулятора давления скважина находится в накоплении, при достижении давления в верхней точке насосно-компрессорных труб P_тр. до расчетного, цикл повторяется.

Баланс сил, действующих на сильфонную камеру и процесс работы устьевого регулятора давления в закрытом и открытом состоянии, описывается следующими уравнениями: 1. При закрытом состоянии P_з.с. · S_эф.с. > P_л. (S_эф.с. - S_с) + P_тр.х S_с.

2. При открытом состоянии P_зс · S_эф.с. < P_тр.х. S_эф.с Отсюда перепад давления определяется величиной давления зарядки сильфонной камеры P_з.с. P=P_тр. - P_з.с.
где P_з.с. - давление зарядке сильфонной камеры рабочим агентом;
S_эф. - эффективная площадь сильфонной камеры;
P_л - давление в линии нефтесбора от скважины до групповой замерной установки;
S_с - площадь проходного сечения седла;
P_тр. - давление в верхней точке насосно-компрессорных труб.

С применением изобретения появляется возможность регулирования темпов отбора жидкости или газа из скважины, а также автоматического включения в работу периодически работающих скважин.

Источники информации
1. Каталог "Оборудование для газлифтной эксплуатации нефтяных скважин", издание ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, М., 1987 г., с. 13-15.

2. Патент США N 3863714, кл. E 21 B 43/00, 1975.

Формула изобретения

Устьевой регулятор давления, содержащий корпус с установленными внутри него сильфонной камерой со штоком, седлом, расположенные на корпусе входные каналы, соединенные с верхней точкой насосно-компрессорных труб, и выходные каналы, соединенные с системой нефтесбора, отличающийся тем, что сильфонная камера со штоком и седло выполнены таким образом, что суммарная площадь поперечного сечения выходных каналов корпуса равна или меньше площади проходного сечения седла, а суммарная площадь поперечного сечения входных каналов корпуса больше суммарной площади поперечного сечения выходных каналов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2