Устройство для перепуска газа из межтрубного пространства в колонну насосно-компрессорных труб
Владельцы патента RU 2303124:
Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина (RU)
Изобретение относится к подземному скважинному оборудованию и может быть использовано при эксплуатации, освоении, глушении и промывке вертикальных, наклонных и горизонтальных нефтедобывающих скважин при работах, связанных с перепуском газа из межтрубного пространства скважины в колонну насосно-компрессорных труб. Обеспечивает повышение работоспособности устройства в зимнее время в условиях воздействия отрицательных температур. Сущность изобретения: устройство включает соединенную с обоих концов с насосно-компрессорными трубами муфту с боковым отверстием. Муфта соединена боковой поверхностью с боковой поверхностью корпуса с прилеганием по максимальной плоскости для обеспечения наибольшей передачи тепла от муфты к корпусу. Корпус снабжен соединяющимися между собой продольным каналом и боковым отверстием, совмещенным с боковым отверстием муфты. В продольном канале корпуса расположен штуцер и обратный клапан с фильтром. Обратный клапан обеспечивает стравливание газа при превышении давления в межтрубном пространстве над давлением в колонне насосно-компрессорных труб на 0,1-0,2 МПа. При этом устройство обеспечивает снижение расхода при циркуляции жидкости не более чем на 10%. 2 ил.
Изобретение относится к подземному скважинному оборудованию и может быть использовано при эксплуатации, освоении, глушении и промывке вертикальных, наклонных и горизонтальных нефтедобывающих скважин при работах, связанных с перепуском газа из межтрубного пространства скважины в колонну насосно-компрессорных труб.
Известно устройство для сброса нефтяного газа из затрубного пространства, содержащее колонну насосно-компрессорных труб, электроцентробежную насосную установку, устьевую запорную арматуру, эжекторное устройство и обратный клапан. Эжекторное устройство расположено на устье скважины при помощи быстросъемного разъемного соединения с возможностью создания области пониженного давления в приемной камере по сравнению с давлением в затрубном пространстве скважины, а обратный клапан содержит стопорный штифт, препятствующий закупорке выходного отверстия обратного клапана при больших расходах - подаче нефтяного газа. Седло обратного клапана изготовлено съемным для проведения ревизии при ремонтах (патент РФ №2256779, кл. Е21В 43/00, опублик. 20.07.2005).
Известное устройство располагается на дневной поверхности на устье скважины и подвержено влиянию отрицательных температур. Отрицательная зимняя температура в сочетании с охлаждением в эжекторном устройстве приводит к замерзанию жидкости в зимнее время и потере работоспособности устройства.
Известно устройство для сброса газа из затрубного пространства, состоящее из погружного двигателя, гидрозащиты, центробежного насоса и эжекторного устройства, включающего в себя сопло, камеру смешения и диффузор. На уровне камеры смешения выполнен канал для перепуска газа из затрубного пространства, оборудованный обратным клапаном. При работе насоса добываемая жидкость направляется через сопло, создавая в области камеры смешения разрежение, вызывающее открытие клапана и перепуск газа из затрубного пространства в область камеры смешения. Газ, смешиваясь с добываемой жидкостью, поступает в диффузор и далее на устье скважины (патент РФ №2079636, кл. Е21В 43/00, опублик. 20.05.1997).
Известное устройство применимо только в паре с центробежным насосом и работоспособно только при работе центробежного насоса. При расположении устройства вблизи устья скважины в зимнее время возможно замерзание устройства и потеря работоспособности.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для перепуска газа из межтрубного пространства скважины в колонну насосно-компрессорных труб, включающее соединенный с обоих концов с насосно-компрессорными трубами корпус со сквозными радиальными отверстиями, которые перекрыты втулкой, установленной на резьбовом негерметичном соединении снаружи корпуса (патент РФ №2074954, кл. Е21В 43/00, Е21В 43/12, опубл. 10.03.1997 - прототип).
Известное устройство обеспечивает пропуск газа и жидкости в прямом и обратном направлении без возможности прекращения пропуска и регулировки расхода газа и жидкости через устройство. При расположении устройства в непосредственной близости от устья скважины в зимнее время возможно замерзание устройства и потеря работоспособности.
В предложенном изобретении решается задача повышения работоспособности устройства в зимнее время в условиях воздействия отрицательных температур.
Задача решается тем, что в устройстве для перепуска газа из межтрубного пространства в колонну насосно-компрессорных труб, включающем соединенную с обоих концов с насосно-компрессорными трубами муфту с боковым отверстием, согласно изобретению, муфта соединена боковой поверхностью с боковой поверхностью корпуса с прилеганием по максимальной плоскости для обеспечения наибольшей передачи тепла от муфты к корпусу, корпус снабжен соединяющимися между собой продольным каналом и боковым отверстием, совмещенным с боковым отверстием муфты, в продольном канале корпуса расположен штуцер и обратный клапан с фильтром, при этом обратный клапан обеспечивает стравливание газа при превышении давления в межтрубном пространстве над давлением в колонне насосно-компрессорных труб на 0,1-0,2 МПа, а за счет минимальных гидравлических сопротивлений устройства обеспечивается снижение расхода при циркуляции жидкости не более чем на 5-10%.
Признаками изобретения являются:
1) соединенная с обоих концов с насосно-компрессорными трубами муфта с боковым отверстием;
2) соединение муфты боковой поверхностью с боковой поверхностью корпуса;
3) то же с прилеганием по максимальной плоскости для обеспечения наибольшей передачи тепла от муфты к корпусу;
4) соединяющиеся между собой продольный канал и боковое отверстие в корпусе;
5) совмещение бокового отверстия корпуса с боковым отверстием муфты;
6) расположение в продольном канале корпуса штуцера и обратного клапана с фильтром;
7) применение обратного клапана, обеспечивающего стравливание газа при превышении давления в межтрубном пространстве над давлением в колонне насосно-компрессорных труб на 0,1-0,2 МПа;
8) за счет минимальных гидравлических сопротивлений устройства обеспечение снижения расхода при циркуляции жидкости не более чем на 5-10%.
Признак 1 является общим с прототипом, признаки 2-8 являются существенными отличительными признаками изобретения.
Сущность изобретения
При работе нефтедобывающей скважины в межтрубном пространстве, т.е. в пространстве между обсадной колонной скважины и колонной насосно-компрессорных труб скапливается газ. Газ как более легкая углеводородная фракция заполняет верхнюю приустьевую часть скважины. Большое скопление газа является отрицательным явлением. В верхней части скважины газ перепускают в колонну насосно-компрессорных труб и направляют с добываемой нефтью в выкидной трубопровод. При большой разности давлений в межтрубном пространстве и колонне насосно-компрессорных труб при перепуске и расширении газа приустьевая часть скважины интенсивно охлаждается. В зимний период охлаждение усугубляется низкими температурами воздуха и теплопотерями в промерзший на глубину промерзания грунт. Все это может привести к замерзанию приустьевой зоны скважины, особенно при добыче высокообводненной нефти. В предложенном изобретении решается задача повышения работоспособности скважины и устройств в приустьевой зоне в зимнее время в условиях воздействия отрицательных температур. Задача решается устройством, представленном на фиг.1 и 2.
Насосно-компрессорные трубы 1 и 2 соединены муфтой 3 с боковым отверстием 4. Муфта 3 соединена боковой поверхностью 5 с боковой поверхностью 6 корпуса 7. Корпус 7 снабжен соединяющимися между собой продольным каналом 8 и боковым отверстием 9, совмещенным с боковым отверстием 4 муфты 3. В продольном канале 8 корпуса 7 расположен штуцер 10 и обратный клапан 11 с фильтром 12. Обратный клапан 11 обеспечивает стравливание газа при превышении давления в межтрубном пространстве 13 над давлением в колонне насосно-компрессорных труб 1 и 2 на 0,1-0,2 МПа. За счет минимальных гидравлических сопротивлений устройства обеспечивается снижение расхода при циркуляции жидкости не более чем на 5-10%.
Устройство работает следующим образом.
При превышении давления в межтрубном пространстве 13 над давлением в колонне насосно-компрессорных труб 1 и 2 на 0,1-0,2 МПа открывается обратный клапан 11 и газ поступает из межтрубного пространства 13 через фильтр 12, обратный клапан 11, штуцер 10, продольный канал 8, боковое отверстие 9, боковое отверстие 4 во внутреннее пространство муфты 3 и внутреннее пространство насосно-компрессорных труб 1 и 2. Далее газ вместе с добываемой продукцией (нефтью) направляется в выкидную линию скважины.
По колонне насосно-компрессорных труб 1 и 2 проходит нагретая жидкость, согревающая муфту 3, а через нее корпус 7 и клапан 11. При этом исключается замерзание и выход из строя всего устройства. Соединение боковой поверхности 5 муфты 3 с боковой поверхностью 6 корпуса 7 способствует более полной теплоотдаче и прогреву корпуса 7. Обеспечение стравливания газа при превышении давления в межтрубном пространстве 13 над давлением в колонне насосно-компрессорных труб 1 и 2 на 0,1-0,2 МПа способствует минимизации расширения газа и эффекта снижения температуры за счет этого эффекта. При циркуляции жидкости по колонне насосно-компрессорных труб 1 и 2 и межтрубному пространству 13 устройство обеспечивает минимальные потери расхода жидкости на 5-10% за счет минимальных гидравлических сопротивлений устройства.
Применение предложенного устройства позволит повысить работоспособность устройства в зимнее время в условиях воздействия отрицательных температур.
Устройство для перепуска газа из межтрубного пространства в колонну насосно-компрессорных труб, включающее соединенную с обоих концов с насосно-компрессорными трубами муфту с боковым отверстием, отличающееся тем, что муфта соединена боковой поверхностью с боковой поверхностью корпуса с прилеганием по максимальной плоскости для обеспечения наибольшей передачи тепла от муфты к корпусу, корпус снабжен соединяющимися между собой продольным каналом и боковым отверстием, совмещенным с боковым отверстием муфты, в продольном канале корпуса расположен штуцер и обратный клапан с фильтром, при этом обратный клапан обеспечивает стравливание газа при превышении давления в межтрубном пространстве над давлением в колонне насосно-компрессорных труб на 0,1-0,2 МПа, а за счет гидравлических сопротивлений устройства обеспечено снижение расхода при циркуляции жидкости не более чем на 10%.
