Забойный клапан-отсекатель


 


Владельцы патента RU 2389866:

Шарифуллин Агзамнур Мухаматгалиевич (RU)

Изобретение относится к добыче нефти, в частности к глушению скважин. Технический результат - повышение эффективности автоматического перекрытия забойного интервала скважины при проведении ремонтных или спускоподъемных работ. Забойный клапан-отсекатель, устанавливаемый в скважине совместно с пакером, включающий корпус и подвижную часть с запорными устройствами, работающий от результирующей силы, возникающей от разности давлений в конструкции клапана отсекателя и выталкивающей силы жидкости во время эксплуатации скважины, отсекающий проход в скважине под действием силы, определяемой весом подвижной части клапана и выталкивающей силы жидкости в скважине, позволяющий производить ремонт скважины без ее глушения задавочной жидкостью и обеспечивающий опрессовку скважины. 1 ил.

 

Изобретение относится к области добычи нефти, а именно к глушению скважин. В настоящее время разработка нефтяных месторождений производится с поддержанием пластового давления путем закачки в эксплуатационные горизонты воды или газа. На большинстве таких месторождений в результате интенсификации поддержания пластового давления, пластовое давление выше первоначального давления или выше давления гидростатического столба пластовой жидкости. Несмотря на то, что большинство скважин фонтанирует, для увеличения отбора жидкости в скважины спускаются высокопроизводительные штанговые или электропогружные насосы.

Для спуска насосных установок в скважины, имеющие избыточные давления на устье, необходимо предварительно произвести их задавку, то есть заменить столб пластовой жидкости в скважине специальными растворами (как правило солевыми) с большим удельным весом.

Задавка скважин процесс трудоемкий, дорогостоящий, продолжительный, ведет к большим недоборам нефти после пуска скважины в эксплуатацию. Недоборы, как следствие повреждения призабойной зоны, продолжаются длительное время после окончания ремонтных работ, а также необходимости отработки из пласта задавочной жидкости.

Кроме этого, вследствие воздействия солевого раствора идет интенсивная коррозия нефтепромыслового оборудования и конструкций самой скважины.

Предлагались и предлагаются различные способы глушения скважин. Основной недостаток этих способов в том, что они основаны на закачке в скважину определенных химических веществ с целью повышения плотности или удельного веса закачиваемых растворов, в том числе и соленой воды. Есть и конструкции забойных клапанов-отсекателей, работающих под действием возвратных пружин, перекрывающих проход в скважине под действием этих пружин или пружины, установленных в конструкции клапана-отсекателя. Это известные конструкции клапана Гайберсона и других. К этому же классу относится и «Устройство для перекрывания потока флюида в скважине» - патент №2237152. В этом изобретении основной элемент для управления отсекающим клапаном - возвратная пружина. Основной недостаток этого изобретения и других аналогичных конструкции - использование пружин для управления процессом отсекания. При знакопеременных нагрузках, неизбежных в процессе эксплуатации в скважине, эти нагрузки нарушают систему регулировки, основным элементом которого являются возвратные пружины или пружина, вследствие этого - отказ в работе. Другой недостаток - сложность конструкции.

Целью предлагаемого изобретения является автоматическое отключение пластового давления во время проведения капитального и текущего ремонта скважин. Положительный эффект от использования изобретения заключается в устранении необходимости применения дорогостоящих жидкостей глушения для поддержания пластового давления, в предотвращении нарушения коллекторских свойств в призабойной зоне пласта, возникающих вследствие поглощения пластом жидкости глушения, в исключении дополнительных расходов, связанных с откачкой тяжелой жидкости глушения после проведения ремонта, обеспечение надежного глушения скважин, применением клапана-отсекателя, принцип действия которого основан на иных, надежных действиях гидравлических и механических законах.

Поставленная задача решается применением одного из основных уравнений гидромеханики Д.Бернулли, которая при установившемся движении несжимаемой идеальной жидкости в однородном поле сил тяжести имеет вид:

gh+p/ρ+v2/2=0,

где v - скорость жидкости,

ρ - ее плотность,

p - давление в ней,

h - высота жидкой частицы над некоторой горизонтальной плоскостью,

g - ускорение свободного падения,

С - величина, постоянная на каждой линии тока, но в общем случае изменяющая свое значение при переходе от одной линии тока к другой.

Сумма первых двух членов в левой части уравнения равна полной потенциальной, а третий член - кинетической энергиям, отнесенным к единице массы жидкости;

следовательно, все уравнение выражает для движущейся жидкости закон сохранения механической энергии и устанавливает важную зависимость между v, p и h. Например, если при неизменной h скорость течения вдоль линии тока возрастает, то давление падает, и наоборот. В соответствии с этим принцип работы клапана отсекателя основан на эффекте возникновения разности давлений во время откачки жидкости из скважины, а во время ремонта скважины клапан-отсекатель постоянно закрыт. Другое физическое явление, используемое в решении, - это архимедова сила, то есть сила, выталкивающая тело из жидкости или газа и определяемая по формуле:

FA=g·ρж·VТ,

где FA - архимедова сила, ρж - плотность жидкости, VТ - объем погруженного в жидкость тела,

то есть тело, погруженное в жидкость, может всплывать, плавать внутри нее, или тонуть.

Изобретение иллюстрируется чертежом, на котором изображена принципиальная схема действия клапана-отсекателя (стрелками изображено движения нефти). Клапан-отсекатель 3 спускается в скважину 2 вместе с пакером 8 и соединительной муфтой 1 на глубину ниже эксплуатационного насоса. При достижении необходимой глубины спуска под действием выталкивающей силы нефти подвижная часть 4 клапана-отсекателя 3 приподнимается и закрывает проходное отверстие в скважине.

Конструкция и вес подвижной части 4 клапана-отсекателя 3 рассчитаны таким образом, что она срабатывает на определенной глубине в скважине для стабильной работы спускаемых насосов, то есть ее вес при этом становится меньше выталкивающей архимедовой силы. После пропуска определенного объема нефти под действием результирующей силы, определяемой весом подвижной части 4 клапана-отсекателя 3 и выталкивающей силы жидкости в скважине, подвижная часть 4 клапана-отсекателя 3 приподнимается и усилие через шток 6 передается на тарелку 7, которая перекрывает приток нефти. Верхняя тарелка 5 и нижняя тарелка 7 в подвижной части 4 клапана-отсекателя 3 представляют собой запорные устройства в виде клапанов. При работе насоса во время эксплуатации нефть, всасываясь в подвижную часть 4 клапана отсекателя 3, со скоростью обтекает нижний торец фланца подвижной части 4 клапана отсекателя 3, тем самым создавая зону пониженного давления. Это понижение давления зависит от геометрических размеров конструкции и определяется гидравлическими расчетами и составляют до 10-15% от давления, существующего в зоне установки клапана-отсекателя. (Гидравлика, водоснабжение и канализация. Учебник для ВУЗов. В.И.Калицун, B.C.Кедров и другие. М., 1980, стр.44-45.) А над верхней частью фланца сохраняется высокое давление. Результирующая сила, равная разности давлении на верхней и нижней торцах фланца подвижной части 4 клапана отсекателя 3, передается через шток 6 на тарелку 7, открывая его и обеспечивая приток нефти. Это же сила обеспечивает и надежную технологию опрессовки колонны НКТ. Тарелка 5 подвижной части 4 клапана-отсекателя 3 обеспечивает надежное перекрытие забоя скважины во время опрессовки НКТ. Шток 6, соединяющий верхнюю тарелку 5 и нижнюю 7 подвижной части 4 клапана-отсекателя 3, имеет достаточную длину, чтобы обеспечивать надежную работу клапана-отсекателя.

Преимущества предлагаемого изобретения:

1. Простота конструкции.

2. Клапан является автономным устройством, который открывается при работе насоса и автоматически закрывается при прекращении отбора нефти.

3. Простой и надежный метод регулирования давления открытия и закрытия клапана.

4. Для работы клапана не требуется наличия гидравлических, электрических или каких-либо других дистанционных методов управления, манипуляции НКТ или работы с тросом.

5. Дополнительным преимуществом системы является предотвращение полетов расчленившихся электропогружных и других насосов на забой, что особо важно в наклонно направленных скважинах и скважинах с горизонтальным забойным интервалом.

Забойный клапан-отсекатель, устанавливаемый в скважине совместно с пакером, включающий корпус и подвижную часть с запорными устройствами в виде клапанов, работающий от результирующей силы, возникающей от разности давлений в конструкции клапана-отсекателя и выталкивающей силы жидкости во время эксплуатации скважины, отсекающий проход в скважине под действием силы, определяемой весом подвижной части клапана и выталкивающей силы жидкости в скважине, позволяющий производить ремонт скважины без ее глушения задавочной жидкостью и обеспечивающий опрессовку скважины.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к трубопроводной арматуре для газовой промышленности, предназначено для проведения испытаний при разработке и создании клапанов-отсекателей, устанавливаемых в насосно-компрессорные трубы.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для удаления песчаных осадков без извлечения на поверхность из глубинных устройств.

Изобретение относится к области бурения нефтегазодобывающих и геологоразведовательных скважин и может быть использовано при бурении с использованием винтовых забойных двигателей.

Изобретение относится к технике и технологии добычи углеводородов и предназначено для одновременно-раздельной разработки нескольких эксплуатационных объектов скважинами с электропогружным насосом.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности при закачке воды и добыче нефти, и может быть использовано для управления работой скважин путем изменения режима ее работы.

Изобретение относится к способу и устройству, связанным с применением исполнительного механизма, в частности исполнительного механизма, приводимого в действие давлением и сконструированного таким образом, чтобы обеспечить возможность его применения в сочетании с дренажными трубами, используемыми при добыче нефти и/или газа из нефтяного и/или газоносного пласта.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к глубинным клапанам, используемым при периодической промывке лифта скважин, а также при закачке ингибиторов для борьбы с солеотложениями, коррозией в насосно-компрессорных трубах, при глушении скважин.

Изобретение относится к клапанам обратным, используемым в составе оборудования для бурения

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к нефтегазодобывающей, и может быть использовано при освоении нефтяных скважин в составе скважинного оборудования, для фильтрации скважинной жидкости от механических примесей

Изобретение относится к области нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для селективной изоляции пластов при заканчивании скважин

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для фильтрации и подъему на дневную поверхность продукции из скважин с возможностью очистки фильтра в скважинных условиях

Изобретение относится к области добычи углеводородов, в том числе на многопластовых месторождениях, и используется при одновременно-раздельной или поочередной эксплуатации нескольких пластов одной добывающей или нагнетательной скважиной

Изобретение относится к арматуростроению и предназначено для использования в качестве запорно-регулирующего устройства, например, в комплексе оборудования для добычи нефти, в котором подача жидкости осуществляется с помощью скважинного насоса по эксплуатационной трубе насосно-компрессорных труб

Изобретение относится к способу, системе и устройству для испытания, обработки или эксплуатации многопластовой скважины

Изобретение относится к области строительства нефтяных и газовых скважин, а именно к обратным клапанам, устанавливаемым на колонне труб, например обсадных

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к обратным клапанам, используемым при бурении скважин для предотвращения зашламовывания забойного двигателя и перелива жидкости через бурильную колонну при наращивании бурильных труб в процессе бурения
Наверх