Газлифтный клапан

 

(i t! 724694

ОП ИСАН ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 27.12.76 (21) 2435166/22-03 с присоединением заявки № (51) М. Кл.

E 21Â 43/00

ГосУдаРственный KGMHTBT (23) Пр и р по делам изобретений (43) Опубликовано 30,03.80. Бюллетень № 12 (53) УДК 622,276.52 (088.8) и открытий (45) Дата опубликования описания 30.03.80 (72) Авторы изобретения

H. И. Бекиров и Б. П. Атаджанян

Особое конструкторское бюро по проектированию нефтегазодобывающих машин и оборудования (71) Заявитель (54) ГАЗЛИФТНЫИ КЛАПАН

Изобретение относится к области нефтяной и газовой промышленности и предназначено для газлифтной эксплуатации нефтяных скважин.

Известен газлифтный клапан, содержа- 5 щий корпус с радиальными каналами, шток с затвором, сильфон, жестко связанный со штоком и образующий с корпусом камеру, заполненную азотом (1).

Статическая неуравновешенность и коле- 1О бания штока известного клапана затрудняют управление их работой и уменьшают срок их службы, нарушая герметичность пары шток — седло.

Наиболее близким техническим решением 15 является газлифтный клапан, содержащий корпус с радиальными клапанами, затвор с приводом, выполненным в виде сильфона, связанного со штоком (2).

Перед спуском в скважину клапан заря- 20 жается сжатым азотом на расчетное давление. Под действием давления зарядки клапан закрывается и в этом положении спускается в скважину. В процессе продавки скважины клапан открывается под дей- 25 ствием открывающего давления. Оно слагается из давления нагнетаемого газа в затрубном пространстве скважины и давления газожидкостной смеси в колонне насоснокомпрессорных труб. Первое действует на 30 эффективную площадь сильфона, второе— через отверстие седла на шток клапана.

После понижения уровня жидкости в затрубном пространстве скважины на заданную глубину клапан закрывается на весь период нормальной работы скважины. Для этого необходимо учитывать давление ггзожидкостной смеси в колонне насосно-компрессорных труб на глубине расположения клапана, что не удается рассчитать достаточно точно. Ошибки в расчетах приводят к периодическому срабатыванию клапана и выходу его из строя.

Не менее существенным недостатком является вибрация штока клапана с ударом о его седло, что приводит к потере герметичности пары шток — седло. Причиной вибраций является воздействие гидродинамической силы потока на положение штока клапана. Гидродинамическая сила возникает за счет уменьшения давления потока под штоком при обтекании им сферического конца штока.

Целью изобретения является повышение надежности работы клапана за счет предотвращения статической неуравновешенности и вибраций его.

Указанная цель достигается тем, что затвор выполнен в виде плунжера с продольными каналами для сообщения пространств над и под ним.

На фиг. 1 изображен клапан в закрытом положении, общий вид; на фиг. 2 — то >«е, в открытом положении.

Газлифтный клапан состоит из узла зарядки 1, корпуса 2, сильфона 3, штока 4, затвора 5 и уплотнительных элементов 6, 7 и 8. Узел зарядки 1 расположен на верхнем торце корпуса 2 клапана и предназначен для зарядки полости а сжатым азотом.

Корпус 2 имеет радиальные каналы б и в.

Затвор 5 выполнен в виде плунжера с продольными каналами г и перекрывает радиальные каналы б и в, тем самым предотвращает действие давления газожидкостной смеси в насосно-компрессорных трубах на открытие клапана, что обеспечивает статическую уравновешенность.

Применение штока 4 с затвором 5 вместо пары шток — седло исключает возможность возникновения вибраций штока за счет гидродинамических сил, которые при данной конфигурации штока не могут иметь место.

Работа газлифтного клапана заключается в следующем.

До спуска в скважину полость а клапана с помощью узла зарядки 1 заряжается сжатым азотом на расчетное давление, зависящее от геолого-эксплуатационной характеристики скважины. Под действием давления зарядки клапан закрывается н в этом положении спускается в скважину. Нагнетаемый в затрубное пространство рабочий газ через радиальные каналы б поступает в полость д клапана и затем через продольные каналы г — в полость е. Давление рабочего газа действует на эффективную площадь сильфона 3 без площади сечения што724694

4. ка 4, а на затвор 5 — сила давления рабоего газа снизу превышает силу давления рабочего газа сверху на величину, равную пронзведеншо давления рабочего газа на площадь сечения штока 4. Таким образом, открывающее клапан усилие равно произведению давления нагнетаемого газа на эффективную площадь сильфона 3. При превышении давления нагнетаемого газа силь10 фон 3 сжимается, перемещая шток 4 вверх, открываются радиальные каналы б и газ из затрубного пространства поступает в насосно-компрессорные трубы.

Таким образом, величина давления газоI5 жидкостной смеси в насосно-компрессорных трубах никак не влияет на открытие клапана, так как при закрытом клапане оно действует перпендикулярно к направлению перемещения штока.

Формула изобретения

Газлифтный клапан, содер>кащий корпус с радиальными каналами, затвор с приво25 дом, выполненным в виде сильфона, связанного со штоком, отл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности работы клапана путем предотвращения статической неуравновешенности и вибраций его, 30 затвор выполнен в виде плун>кера с продольными каналами для сообщения пространств над и под ним.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

3> 1. Справочник по эксплуатации нефтяных мссторо>кдений. Ч. 1. М., «Недра», 1964, с. 62 — 69, 78 — 81.

2. «Сильфонный клапан КС-38». Информационный листок ВДНХ, Т-07130, 30.01.73.

724694

Фиа2

Фиг,!

Редактор 3. Ходакова

Заказ 361/4 Изд. № 208 Тираж 626 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, 1 !осква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Составитель В. Борискина

Техред А. Камышникова

Корректоры: Е. Осипова и 3. Тарасова