Способ и устройство для регулирования термобарических условий в скважине

 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности - к способам управления работой скважины. Обеспечивает повышение надежности работы скважины путем установки управляемого с поверхности устройства, позволяющего оперативно изменять термобарические условия в скважине. Сущность изобретения: способ включает перепуск избыточного газа из межтрубного пространства скважины во внутреннюю полость колонны насосно-компрессорных труб при превышении заранее установленного давления. При этом регулирование термобарических условий производят с поверхности земли путем перепуска газа из межтрубного пространства скважины во внутреннюю полость колонны насосно-компрессорных труб или перепуска горячей нефти из колонны насосно-компрессорных труб в межтрубное пространство скважины. Регулирование производят при помощи клапана с золотниковым устройством. Его приводят в движение реверсивным электродвигателем и устанавливают его на колонне насосно-компрессорных труб ниже границы влияния низких температур, но выше динамического уровня. Устройство включает корпус с клапаном, закрепленный на колонне насосно-компрессорных труб. Он выполнен в виде цилиндра с двумя рядами радиальных каналов и кольцевыми уплотнениями на внешней поверхности, седла в нижней части с проходным каналом, соединяющим межтрубное пространство с внутренней полостью насосно-компрессорных труб, и золотника для вхождения в седло. Клапан снабжен штоком. Он соединен с золотником резьбой для перемещения его в вертикальной плоскости. В верхней части штока установлена шестерня с возможностью ее вращения при помощи реверсивного электродвигателя. Он установлен в корпусе и включает шестерню на выходном валу для вхождения ее в зацепление с шестерней штока. 2 с. и 1 з.п.ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам управления работой скважины.

Известен способ эксплуатации внутрискважинного насоса (1), включающий операции накопления попутного газа в межтрубном пространстве скважины в период работы насоса, стравливание избыточного давления и последующий сброс накопленного газа в напорную линию скважины путем сообщения газовой полости межтрубного пространства с внутренней поверхностью колонны насосно-компрессорных труб.

Известно клапанное устройство для скважины (2), включающее полый корпус с двумя рядами радиальных каналов, кольцевые уплотнения на внешней поверхности, седло с проходным каналом, камеру с зарядным устройством.

Недостатком вышеуказанного способа и устройства является то, что скважинный клапан устанавливается на строго определенное давление, что не предоставляет возможности оперативного регулирования термобарических условий в скважине.

Известен универсальный скважинный инструмент (3), предназначенный для установки и извлечения скважинных клапанов из посадочных ниппелей и карманов, включающий полый корпус с продольными прорезями и окнами, внутри которого установлен подпружиненный шток, подпружиненную цангу с лепестками, расположенными в продольных окнах.

Недостатком указанного инструмента является необходимость применения дорогостоящей канатной техники.

Целью изобретения является повышение надежности работы скважины путем установки управляемого с поверхности устройства, позволяющего оперативно изменять термобарические условия в скважине.

Для осуществления указанной цели способ предусматривает регулирование термобарических условий в скважине с поверхности земли путем перепуска газа из межтрубного пространства скважины во внутреннюю полость колонны насосно-компрессорных труб или перепуска горячей нефти из колонны насосно-компрессорных труб в межтрубное пространство скважины, при этом регулирование производят при помощи клапана с золотниковым устройством, которое приводят в движение реверсивным двигателем и устанавливают его на колонне насосно-компрессорных труб ниже границы влияния низких температур, но выше динамического уровня, а устройство для осуществления предложенного способа, включающее корпус с клапаном, закрепленный на колонне насосно-компрессорных труб, и выполненное в виде цилиндра с двумя рядами радиальных каналов и кольцевыми уплотнениями на внешней поверхности, седла в нижней части с проходным каналом, соединяющим межтрубное пространство с внутренней полостью насосно-компрессорных труб и золотника для вхождения в седло, причем клапан снабжен штоком, соединенным с золотником резьбой, для перемещения его в вертикальной плоскости, шестерней, установленной в верхней части штока с возможностью ее вращения при помощи реверсивного электродвигателя, установленного в корпусе и включающего шестерню на выходном валу для вхождения ее в зацепление с шестерней штока, и устройство отличается тем, что электропривод штока расположен внутри клапана, а подвод электроэнергии и сигналов для управления работой клапана осуществлен через подпружиненные стержни, установленные в корпусе, и контакты, установленные в корпусе клапана.

На фиг. 1 изображено устройство для ручного привода шестерни клапана, шестерня которого входит в зацепление с шестерней клапана, сам клапан, находящийся в посадочном месте, а также устройство для снятия и установки клапана.

На фиг.2 изображено сечение А-А на фиг.1.

На фиг.3 изображено устройство для замены клапана в момент, когда рейка с захватом находится в выдвинутом положении.

На фиг.4 показано сечение Б-Б на фиг.3.

На фиг.5 показано сечение В-В на фиг.3.

На фиг. 6 изображено устройство для привода шестерни устройства для замены клапана в момент, когда подпружиненные стержни находятся в выдвинутом состоянии.

На фиг.7 изображено сечение Д-Д на фиг.6.

На фиг. 8 показано устройство для замены клапана в момент, когда клапан извлечен из посадочного гнезда и перемещен вовнутрь корпуса устройства для замены клапана.

На фиг.9 изображено сечение Г-Г на фиг.3, где показан электродвигатель с шестерней, которая входит в зацепление с шестерней клапана.

На фиг.10 изображено устройство для регулирования термобарических условий в скважине, с электроприводом, расположенным внутри клапана.

Устройство для регулирования термобарических условий в скважине, изображенное на фиг.1, включает в себя корпус клапана 1, шток 2, золотник 3, соединенный с седлом 4 резьбой, шестерню 5, уплотнение 6, кольцевые уплотнения 7, посадочное место 8, выполненное в корпусе 9, установленном на колонне насосно-компрессорных труб (не показаны), в котором выполнено отверстие 10, соединяющее межтрубное пространство (МП) скважины 11 с внутренней полостью насосно-компрессорных труб (НКТ) 12, штифт 13, установленный в корпусе 1, предотвращающий вращение золотника 3, реверсивный двигатель 14, изображенный на фиг. 9, с установленной на его выходном вале шестерней 15, управление работой которого и подачу электроэнергии к нему осуществляют по кабелю 16.

Устройство работает следующим образом. При возникновении необходимости в регулировке термобарических условий (возрастает давление или понижается температура) с поверхности включается реверсивный электродвигатель 14, вращающий шестерню 15 и шестерню 5 штока 2, который, вращаясь, перемещает в вертикальной плоскости соединенный с ним резьбой золотник, установленный в корпусе 1, причем от вращения золотник предотвращает штифт 13, запрессованный в корпусе 1, при этом конусная часть золотника 3 открывает (закрывает) отверстие в седле 4 и происходит (или прекращается) перетек избыточного газа из МП в НКТ или нефти из НКТ в МП через отверстие в седле 4 и отверстие 10 в корпусе 9, часть 19 и корпус подвижной части 26 уплотнены кольцом 28, а верхняя часть корпуса 29 и стержень 23 уплотнены кольцом 30, часть штока 2 располагается в углублении 22, а при установке клапана в посадочное место производится вращение шестерни 25 в обратную сторону, при этом нижний торец подвижной части устройства производит нажим на верхнюю часть штока 2, устанавливая клапан, в посадочное место 8 установлен стержень 42, подпружиненный пружиной 43 и входящий в паз 44.

Устройство для регулирования термобарических условий в скважине со встроенным электроприводом (фиг. 10) включает в себя корпус 50, в котором выполнено отверстие 61 для прохода газа или нефти, уплотненный кольцами 51, шток 52, соединенный резьбой с золотником 53, статорную обмотку 54, установленную на корпусе 50, роторную обмотку 55, установленную на штоке 52, контактную группу 56 на корпусе 50, стержни 57, подпружиненные пружинами 58, расположенные в корпусе 59, к которому присоединен кабель 60.

Устройство для регулирования термобарических условий в скважине со встроенным электроприводом работает следующим образом. С поверхности через кабель 60 подается электрический ток, который через подпружиненные пружинами 58 стержни 57 передается на контактную группу 56, затем на статорную обмотку 54 и роторную обмотку 55, шток 52 вращается, приводит в движение золотник 53, который открывает (закрывает) доступ газа (нефти) к отверстию в корпусе 50.

Экономический эффект от внедрения предлагаемого изобретения ориентировочно составит 500 (пятьсот) тысяч рублей в год.

Список используемой литературы 1. Авторское свидетельство СССР 1599526 А1, кл. Е 21 В 43/00, F 04 D 13/10, Р.Ф. Нигматьянов и др. Способ эксплуатации внутрискважинного нефтедобывающего насоса, 15.10.90, Бюл. 38.

2. Авторское свидетельство СССР 1694863 А1, кл. Е 21 В 34/06, Р.С. Гурбанов и др. Клапанное устройство для скважины, 30.11.91, Бюл. 44.

3. Патент РФ 2114978 С1, кл. 6 E 21 В 23/00, 31/18, Шарифов М.З. Универсальный скважинный инструмент, 10.07.98, Бюл. 19.

Формула изобретения

1. Способ регулирования термобарических условий в скважине, включающий перепуск избыточного газа из межтрубного пространства скважины во внутреннюю полость колонны насосно-компрессорных труб при превышении заранее установленного давления, отличающийся тем, что регулирование термобарических условий производят с поверхности земли путем перепуска газа из межтрубного пространства скважины во внутреннюю полость колонны насосно-компрессорных труб или перепуска горячей нефти из колонны насосно-компрессорных труб в межтрубное пространство скважины, при этом регулирование производят при помощи клапана с золотниковым устройством, которое приводят в движение реверсивным электродвигателем и устанавливают его на колонне насосно-компрессорных труб ниже границы влияния низких температур, но выше динамического уровня.

2. Устройство для регулирования термобарических условий в скважине, включающее корпус с клапаном, закрепленный на колонне насосно-компрессорных труб и выполненный в виде цилиндра с двумя рядами радиальных каналов и кольцевыми уплотнениями на внешней поверхности, седла в нижней части с проходным каналом, соединяющим межтрубное пространство с внутренней полостью насосно-компрессорных труб, и золотника для вхождения в седло, отличающееся тем, что клапан снабжен штоком, соединенным с золотником резьбой, для перемещения его в вертикальной плоскости, шестерней, установленной в верхней части штока с возможностью ее вращения при помощи реверсивного электродвигателя, установленного в корпусе и включающего шестерню на выходном валу для вхождения ее в зацепление с шестерней штока.

3. Устройство для регулирования термобарических условий в скважине по п. 2, отличающееся тем, что электропривод штока расположен внутри клапана, а подвод электроэнергии и сигналов для управления работой клапана осуществлен через подпружиненные стержни, установленные в корпусе и контакты, установленные в корпусе клапана.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10