Газлифтный клапан

 

Изобретение относится к нефтяной и газовой отраслям промышленности и может быть использовано в качестве пускового и рабочего клапанов при непрерывной и периодической эксплуатации скважин газлифтным способом. Целью изобретения является повышение надежности в работе за счет исключения влияния давления в колонне НКТ на работу сильфона. Устройство включает корпус (К) 1 с осевым и радиальными каналами, элемент 2 для фиксации К в мандрели. В осевом канале К размещено седло (С) 3 с проходным отверстием 4. В проходном отверстии 4 С размещен с зазором 5 полый шток (ПШ) 6. На верхнем конце ПШ имеется затвор 7. Затвор установлен с возможностью перекрытия С. Под С концентрично ПШ установлен сильфон 8. Сильфон 8 жестко связан с ПШ и образует с ним кольцевую полость 9. Под С между К и сильфоном 8 установлен дополнительный сильфон 11, образующий с сильфоном 8 герметичную полость 10, заполненную вязкой жидкостью. Нижний конец дополнительного сильфона жестко связан с ПШ. Причем затвор 7 размещен над С, а в С на уровне радиальных каналов К выполнены радиальные отверстия 12 для гидравлического сообщения кольцевой полости 9 с пространством за К. Газ из затрубного пространства через отверстие 12 С попадает в полость 9 внутреннего сильфона 8. ПШ отжимается вниз и перекрывает своим затвором 7 вход газа в колонну НКТ. При повышении давления в НКТ, воздействующего на дополнительный сильфон, происходят поднятие ПШ и открытие доступа затрубному газу в колонну НКТ. При этом обеспечивается возможность независимого взаимодействия внутреннего сильфона с давлением газожидкостной смеси в колонне НКТ, за счет чего и достигается повышение надежности в работе. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)з E 21 В 34/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

У г2

76

T5

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4451044/03 (22) 29.06.88 (46) 07.08.91. Бюл. М 29 (71) Туркменский государственный научноисследовательский и проектный институт нефтяной промышленности (72) А.Т. Гулуев (53) 622.276.5(088.8) .(56) Гулуев A.Т. Исследование и совершенствование условий совместной рабаты неоднородных газонефтяных объектов и системы газлифта, Обзорная информация ТуркменНИИНТИ, Ашхабад, 1986, с. 29, (54) ГАЗЛИФТНЫЙ КЛАПАН,... Ы,, 1668639 А1 (57) Изобретение относится к нефтяной и газовой отраслям промышленности и может быть использовано в качестве пускового и рабочего клапанов при непрерывной и периодической эксплуатации скважин газлифтным способом, Целью изобретения является повышение надежности в работе за счет исключения влияния давления в колонне НКТ на работу сильфона, Устройство включает корпус {К) 1 с осевым и радиальными каналами, элемент 2 для фиксации К в мандрели. В осевом канале К раэмеи ено седло (С) 3 с проходным отв рстием 4. В проходном отверстии 4 С размещен с зазо1668639 ром 5 полый шток (ПШ) 6. На верхнем конце

ПШ имеется затвор 7. Затвор установлен с воэможностью перекрытия С, Под С концентрично IlLLI установлен сильфон 8. Сильфон 8 жестко связан с ПШ и образует с ним кольцевую полость 9. Под С между К и сильфоном 8 установлен дополнительный сильфон

11, образующий с сильфоном 8 герметичную полость 10, заполненную вязкой жидкостью. Нижний конец дополнительного сильфона жестко связан с ПШ. Причем затвор 7 размещен над С, а в С на уровне радиальных каналов К выполнены радиальные отверстия 12 для гидравлического сообщения

Изобретение относится к нефтяной и газовой отраслям промышленности, в частности может быть использовано в качестве пускового и рабочего клапанов при непрерывной и периодической эксплуатации скважин газлифтным способом.

Целью изобретения является повышение надежности в работе за счет исключения влияния давления в колонне насос но-комп рессорных т руб (Н КТ) на работу сильфона.

На чертеже изображен клапан, разрез, общий вид, Гаэлифтный клапан включает корпус 1 с осевым и радиальными каналами, элемент 2 для фиксации корпуса 1 в мандреле, размещенное в осевом канале корпуса седло 3 с проходным отверстием 4, размещенный с зазором 5 в проходном отверстии 4 седла 3 полый шток 6 с затвором 7 на верхнем конце, установленный с возможностью перекрытия седла 3 затвором 7, концентрично установленный и жестко связанный со штоком 6 сильфон 8, расположенный под седлом 3 и образующий со штоком 6 кольцевую полость 9.

Кроме того, устройство снабжено установленным под седлом 3 между корпусом 1 и сильфоном 8 и образующим с последним герметичную полость 10, заполненную вязкой жидкостью, дополнительным сильфоном 11, нижний конец которого жестко связан со штоком 6, причем затвор 7 размещен над седлом 3, а в седле 3 на уровне радиальных каналов корпуса выполнены радиальные отверстия 12 для гидравлического сообщения кольцевой полости 9 с пространством за корпусом, На чертеже обозначены также манжетные уплотнения 13, нижние крышки 14 v 15 кольцевой полости 9 с пространством за К, Гаэ из затрубного пространства через отверстие 12 С попадает в полость 9 внутреннего сильфона 8, ПШ отжимается вниз и

5 перекрывает своим затвором 7 вход газа в колонну НКТ, При повышении давления в

НКТ, воздействующего на дополнительный сильфон, происходят поднятия ПШ и открытие доступа затрубного газу в колонну НКТ.

10 При этом обеспечивается возможность независимого взаимодействия внутреннего сильфона с давлением газожидкостной сме.си в колонне Н КТ, эа счет чего и достигается повышение надежности в работе, 1 ил, сильфонов 8 и 11, гайка 16 — для соединения нижних крышек 14 и 15 со штоком 6.

Газлифтный клапан работает следующим образом, 25 Клапан опускается в скважину известными способами и устанавливается в скважинной камере (мандрели) с помощью канатной техники. При использовании клапана в качестве пускового применя30 ется существующая технология запуска беэ дополнительных операций, в отличие от известных технологических процессов.

При использовании клапана s качестве рабочего он устанавливается в концентрич35 ной камере или эксцентрично в мандреле, Гаэ, подаваемый иэ затрубного пространства, поступает через радиальные отверстия 12 седла 3 и попадает в полость 9 внутреннего сильфона 8, создавая в

40 нем давление, Площадь внутреннего сильфона больше, чем площадь отверстия в седле, и поэтому эа счет разности площадей и, соответственно, разности усилий, создаваемых давлением вверху и внизу, шток 6

45 отжимается вниз и плотно закрывает своим шарообразным затвором 7 вход газа в колонну НКТ, Клапан будет закрыт до тех пор, пока через канал штока 6 жидкость будет подниматься на заданную высоту и, дейст50 вуя своим давлением на внешний сильфон

11 с большим диаметром вверх.

Открытие клапана произойдет при перемещении штока 6 вверх, а равновесие наступит при условии:

55 P4Fc 1) — Рфс t) = О, (1) где P =pgh — давление столба жидкости в подъемных трубах, Па; р- плотность продавочной жидкости, кг/м, g — ускорение. силы тяжести, м/с; h—

2. высота подъема жидкости в лифте над кла1668639 паном, м; P> — затрубное давление рабочего агента, Па; Fg, fc — эффективные площади сильфонов, м; f — площадь канала посадочного седла, м .

Открытие клапана происходит при условии

Р(1 — f) > P3(fc — f)

Введя обозначения m = F = fc/f, получим из выражений (1) и (2) следующее:

Рз(а — 1)

Р 9Г Т (3) Составитель В.Борискина

Техред M. Морге нтал Корректор О.Кравцова

Редактор О.Хрипта

Заказ 2638 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

При достижении высоты h клапан откроется, произойдет впуск газа и выброс жидкости иэ подъемника, накопленной выше клапана. После выброса жидкости давление, действующее на внешний сильфон 11 вверх, снизится, и клапан закроется. Следующее открытие произойдет при достижении жидкостью заданного уровня h. Если жидкость будет подниматься непрерывно вверх, то на заданном уровне будет поддерживаться постоянный режим при установившемся минимальном расходе газа.

При установившемся режиме лифтирования внутритрубное давление, действующее на открытие клапана, будет равно.

Рт PcMgh+ Ру, (4) где >о — плотность смеси газожидкостного потока, кг/м;

h — глубина установки клапана, м;

Py — противодавление на устье, Па.

Тогда по формуле (3) можно определить глубину установки клапана при непрерывном лифтир вании жидкости

P3(m1 — 1 ) — Ру

5 Рд П1—

Формула изобретения

Газлифтный клапан, включающий в себя корпус с осевым и радиальными каналами, элемент для фиксации корпуса в

10 мандрели, размещенное в осевом канале корпуса седло с проходным отверстием, размещенный с зазором в проходном отверстии седла полый шток с затвором на верхнем конце, усановленный с воэможностью

15 перекрытия седла затвором, концентрично установленный и жестко связанный со штоком сильфон, расположенный под седлом и образующий со штоком кольцевую полость, отличающийся тем, что, с целью

20 повышения надежности в работе эа счет исключения влияния давления в колонне насосно-компрессорных труб на работу сильфона, он снабжен установленным под седлом между корпусом и сильфоном

25 и образующим с последним герметичную полость, заполненную вязкой жидкостью, дополнительным сильфоном, нижний конец которого жестко связан со штоком, причем затвор размещен над седлом. а в седле

30 на уровне радиальных кан,.лов корпуса выполнены радиальные отверстия для гидравлического сообщения кольцевой полости с пространством за корпусом.