Скважинное автоматическое клапанное устройство

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

4WIC

РЕСПУБЛИН

„. SU„„645465

А1 (51)5 Е 21 В 34/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬГГВУ

Я

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4331967/ОЗ (22) 06. 10.87 (46) ЗО.О4 91. Вюл. 11 iб

{ 71) Волгоградский государственны,"1 научно-исследовательский H проектныи институт нефтяной промышленности (72) В.И.Смирнов и А.А.Гейбович (53) 622.276:5 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

И 164866, кл . Е 2 1 В 33/О8, 1:64 .

Авторское свидетельство СССР

9 1086 125, кл . Е 2 1 В 34/06, 1982.

2 (54) СКВАЖИННОЕ АВТОМАТИЧЕСКОЕ КЛАНАННОЕ УСТРОЙСТВО

{57) Изобретение относится к регуляторам потока жидкости и может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности и в машиностроении.

Цель изобретения — повышение эффективности путем периодического последовательного сообщения внутритрубного пространства с камерой или с затрубным пространством. Скважинное автоматическое устройство содержит заглушенный патрубок 1 с клапанами

/2

У

/Х

0

1У

Я

М

11

16

М д

1645465

2 и 3 и элементом связи колонной 4 насосно-компрессорных труб, размещенный внутри патрубка 1 и образующий с ним камеру 5 корпус 6, в котором выполнены входные 7, выходные 8 и перепускные 9-11 каналы размещен исполнительный механизм с поршнями 12 — 14, имеющими различные диаметры, и с запорными элементами 15 и 16, установленными с воэможностью последовательного перекрытия перепускных каналов 9 и 11.

Устройство снабжено дросселями 17 и 18, установленными в перепускных каналах 10 и 11 корпуса 6, выполнены седла 19 и 20, а запорные элементы

15 и 16 исполнительного механизма размещены с воэможностью взанмодейИзобретение относится к регуляторам потока жидкости и может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности и в машиностроении.

Цель изобретения — повышение эффективности работы путем периодического последовательного сообщения внутритрубного пространства с камерой или с затрубным пространством.

На фиг.! показана схема предлагаемого скважинного автоматического клапанного устройства, на фиг,2 вариант автоматического клапанного устройства поверхностного исполнения.

Скважинное автоматическое клапанное устройство содержит заглушенный патрубок 1 с клапанами 2 и 3 и элементом связи с колонной 4 насоснокомпрессорных труб, размещенный внутри патрубка 1 и образующий с ним камеру 5 корпус 6, в котором выполнены входные 7, выходные 8 и перепускные 9 - 11 каналы и размещен исполнительный механизм с поршнями 12

14, имеющими различные диаметры, и с запорными элементами 15 и 16, уста. новленными с возможностью последовательного перекрытия перепускных каналов 9 и 11 °

Устройство снабжено дросселями 17 н 18, установленными в перепускных каналах 10 и 11 корпуса 6, причем в корпусе 6 выполнены седла 19 и 20, а запорные элементы 15 и 16 исполствия с седлами 19 и 20. Устройство может быть размещено в обсадной колонне 21 скважины или смонтировано на устье скважины. Гаэ высокого давления, используемый в качестве рабочей среды подается во входной канал 7 под постоянным давлением Р< .

Давление в насосно-компрессорных

1ð трубах повышается и находящаяся в подклапанной камере 5 вода вытесняется из нее через обратный клапан 3 в поглощающий горизонт. При перемещении исполнительного механизма вверх запорный элемент 15 перекрывает перепускной канал 9. Выходящий гаэ совершает полезную работу, вынося нефть иэ скважины по межтрубнэму пространству. 2 ил. нительного механизма размещены с возможностью взаимодействия с седлами

19 и 20.

Устройство размещено в обсадной колонне 21 скважины. Пакер 22 разобщает межтрубное пространство таким образом, что эона перфорации 23 обсадной колонны 21 находится выше пакера 22. Вместо поршней 12 — 14 могут быть использованы диафрагмы (мемб35 раны) .

Устройство может быть смонтировано на устье скважины (фиг. 2), а исполнительный механизм выполнен в

40 виде золотника. В этом случае входной канал 7 устройства соединен с выкидной линией 24 скважины до штуцера 25, а выходной канал 8 — с выкидной линией 24 скважины после шту45 цера 25. Задвижки 26, расходомер 27 и манометр 28 служат для регулирования и контроля технологических процессов, осуществляемых в скважине с помощью устройства. Поршни 12 — 14 соединены штоком 29.. В корпусе 6 и патрубке 1 выполнен канал 30, Устройство работает следующим образом.

Устройство работает, например,при

55 нагнетании B поглощающий горизонт (не показано) накапливающейся в скважине пластовой воды в процессе извлечения нефти (фиг. 1) или газа (фиг. 2) из екваенны.

5 16 "аэ высокого давления (фиг. 1), используемый в качестве рабочей среды, подается во входной канал 7 под постоянным давлением P.. При поло1 жении исполнительного механизма в крайнем нижнем положении гаэ проходит по перепускным каналам 9 и 10 и через выходной канал 8 выходит в камеру 5. Давление в насосно-компрессорных трубах (НКТ) начинает повышаться и находящаяся в подклапанной камере 5 вода вытесняется из нее через обратный клапан 3 в поглощающий горизонт. При этом расход газа и скорость повышения давления задаются положением дросселя 17, а давление в подклапанной камер» 5 изменяется от МИИ до Р К<С Р1 П"сле до" тижения давлением значения Г

2 макс исполнительный механизм начинает перемещаться вверх, так как алгебраическая сумма усилий от поршней 12

14 под действием различных давлений становится направленной вверх. После минимального перемещения исполнительного механизма вверх усилие перемещения увеличивается вследс-вие повышения давления поп запорным элемен2 макс. Прн дальнейшем перемещении исполнительного механизма вверх запорный элемент 15 перекрывает перепускьой канал 9 и давление над поршнем 13 становится равным Р (P .

Фмакс

Усилие прижатия клапана 15 к седлу

19 еще более увеличивается и в таком положении газ из подклапанного пространства НКТ по перепускному каналу

11 и каналу 30 выходит в межтрубное пространство скважины с давлением

Р> А,„„. Выходящий гаэ совершает полезную работу, вынося нефть по межтрубному пространству из скважины.

В результате перетока газа давление

Р2 а к ПОНИжаЕтСЯ ДО Р м „я, ПОДКЛапанная камера 5 НКТ через клапан 2 заполняется водой, а давление Р м я может повыситься, понизиться или остаться на первоначальном значении.

Значение давления в межтрубном пространстве в момент времени достижения давления в подклапанной камере

5 значения Р26 Nu обозначим Р Макс.

При давлении Р „ и Р ма исполнительный механизм начинает перемещаться вниз вначале замедленно, а после открытия запорного элемента

15 — с ускорением. В результате за порный элемент 16 перекрывает пере/ (45465 б пускной канал 11 и газ иэ надклапанного пространства НКТ с давлением P перетекает в подклапанную камеру 5, повышая в ней давление от Р2 „„ядо

2 миН

Р 2 а„с. и работа устройства продол жается в описанной последовательности.

Кроме того, автоматическое клапанное устройство, изображенное на фиг.2, содержит расхоцомер 27 и ма/ нометр 28 для учета совершаемой полезной работы, а исполнительный механизм его выполнен в виде золотни15 кового переключателя. Источником высоконапорного газа является газовая скважина, в которой давление Р1 формируется в выкидной линии 24 на у«астке до штуцера 25, а давления P>м мокс и P> <

Расчет конструктивных параметров устройства для его изготовления осуществляют в следующей последовательности. Значения давлений Р Р2

1 2 маКС

Румян, Рз макс и Рз,ииц являются заданными для осуществления технологи«еских операций в скважине. При

30 возможности выбора Р1 его принимают превышающим Рс а на минимальную величину, чтобы уменьшить потери энергии. По известным значениям давлений рассчитывают отношения коэффициентов соотношения плошадей поршней

2 — 4 (мембран) f, fg u f<, Затем, принимая коэффициент соотнош ния любого поршня, например поршня

2, равным единице (f = 1), находят

4р f и f, После этого задают величины рабочей площаци любого из поршней (исходя из геометрических размеров всего устройства, обеспечения необходимых усилий срабатывания и щ др.) и с помощью коэффициентов ляют ра6о«Н» площади двух других поршней.

Дроссели 14 и 15 предназначены для регулирования производительности и

5р продолжительности всего цикла и этапов срабатывания устройства. Дроссель

14 регулирует продолжительность повышения давления от Р< ми ц до Р< макс а дроссель 15 — продолжительность

55 снижениЯ давлениЯ оТ Рдма kc до Рф и мин и повышения давления Рэ„„и до э мии

РЪ макс

Рабочие площади поршней выбраны из соотношения

1645465 ный патрубок с клапанами и элементом связи с колонной насосно-компрессор. ных труб, размещенный внутри патруб ка и образующий с ним камеру корпус в котором выполнены входные, выходные и перепускные каналы и размещен исполнительный механизм с поршнями, имеющими различные диаметры, и с запорными элементами, установленными с возможностью последовательного перекрытия перепускных каналов, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности работы путем периодического последовательного сообщения внутритрубного пространства с камерой или с эатрубным пространством, оно снабжено дросселями, установленными в перепускных каналах корпуса, причем в корпусе выполнены седла, а запорные элементы исполнительного механизма размещены с возMoxHocтью взаимодействия с седлами.

Й Р1 РкмИН Рембо Рэмр с з м1И - у акс 3 Pi pyhiaKC где f <, f, f > - коэффициенты соотношений рабочих площадей поршней или мембран

P — давление рабочей

1 среды на входе в сепаратор, 2 МОКС» 2 МИР»

Р мрк, » Рз +pp — давления в ограниченных скважинных пространствах.

Формула изобретения

Скважинное автоматическое клапанное устройство, содержащее заглушен-, Составитель В.Борискина

Редактор Ю.Середа Техред М»Дидык Корректор А.Обручар

Заказ 1330 Тира к 357 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патентн» r. Ужгород, ул, Гагарина, 101