Регулятор забойного давления

 

Регулятор забойного давления для повышения эффективности работы фонтанных и газлифтных скважин за счет повышения надежности и упрощения конструкции. В регуляторе имеются двухступенчатая гидравлическая камера, причем в большей ступени установлен подвижный поршень, образующий дно камеры сжатого газа и гидравлически связанный с подвижным штоком, установленным в меньшей ступени. Одним из основных преимуществ данного регулятора является то, что он имеет высокую надежность, простую конструкцию и поддерживает забойное давление в работающей скважине всегда постоянным. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к добыче газообразных и жидких сред фонтанным и газлифтным способами, и может быть применено для автоматического управления постоянной или периодической работой фонтанных и газлифтных скважин по заданному забойному давлению.

Известен газлифтный клапан, содержащий корпус, в котором концентрично размещен шток, основной сильфон, жестко связанный со штоком и образующий вместе с корпусом камеру, заполненную сжатым азотом, затвор, жестко связанный со штоком, седло, узел зарядки и обратный клапан [1].

Известен также газлифтный клапан, включающий полый корпус с входными и выходными каналами и поперечной перегородкой с осевым отверстием, выполненной с возможностью образования с корпусом полости, размещенный в осевом отверстии поперечной перегородки, жестко связанный своим нижним концом с затвором, седло, узел зарядки и гидравлическую камеру [2].

Недостатками известных устройств являются: использование сильфонных узлов, что приводит к снижению срока службы этих клапанов, сложности в изготовлении, высокой стоимости; давление открытия клапана равно давлению зарядки сжатым газом в камере, что в свою очередь вызывает необходимость иметь большие давления зарядки в камере со сжатым газом, из-за чего возникает низкая надежность при работе установленных сальников и в конечном итоге всего клапана.

Из вышеизложенного видна необходимость разработки регулятора забойного давления (газлифтного клапана) без сильфонных узлов и с низкими давлениями зарядки камеры сжатого газа.

Целью изобретения является повышение надежности, упрощение конструкции.

Достигается это тем, что гидравлическая камера выполнена двухступенчатой, причем в большей ступени установлен подвижный поршень, образующий дно камеры сжатого газа и гидравлически связанный с подвижным штоком, установленным в меньшей ступени.

На фиг. 1 изображен регулятор забойного давления в закрытом положении, общий вид; на фиг. 2 - то же, в открытом (регулирующем) положении.

Регулятор забойного давления состоит из корпуса 1 с каналами 2, 3 и уплотнительными манжетами 4. Внутри корпуса 1 размещены камера сжатого газа 5 с узлом зарядки 6, двухступенчатая гидравлическая камера 7 с подвижным поршнем 8 и подвижным штоком 9, а также седло 10.

Регулятор забойного давления работает следующим образом.

Первоначально в двухступенчатую гидравлическую камеру 7 заливается жидкость с таким расчетом, чтобы в крайнем верхнем положении подвижного штока 9 подвижный поршень 8 не выходил из верхней ступени двухступенчатой гидравлической камеры, а Y-образная форма ему придана для того, чтобы увеличить объем камеры сжатого газа 5, затем камера сжатого газа 5 через узел зарядки 6 заполняется сжатым газом до расчетного давления. Далее определяется для данного клапана характеристическая кривая P_o = f(P_з) путем расчета или стендовых испытаний. При расчете используется уравнение баланса сил, действующих на поперечную площадь штока с затвором P_к . ˙S_п = P_з ˙ S_ш где Р_к - давление зарядки камеры сжатого газа газом (Р_з = const); P_з - расчетное забойное давление; S_ш - поперечная площадь подвижного штока; S_п - поперечная площадь подвижного поршня.

Регулятор забойного давления спускается в скважину на расчетную глубину известным способом. Затем при достижении скважинного забойного давления до расчетной величины подвижный шток 9 под действием этого давления поднимается, открывая проходное сечение седла 10, жидкость или газ, проходя через седло 10 и каналы 2, попадает в колонну насосно-компрессорных труб и по ним поднимается на поверхность. При снижении забойного давления ниже расчетного подвижный шток 9 опускается и перекрывает проходное сечение седла 10, переток жидкости или газа прекращается. При достижении забойного давления до расчетной величины цикл повторяется.

В процессе эксплуатации скважины давление на забое, соответствующее расчетному (заданному) Р_з, поддерживается автоматически.

Предлагаемое изобретение позволяет снизить стоимость регулятора забойного давления более чем в два раза по сравнению с сильфонными, а за счет снижения давления в камере сжатого газа существенно повысить надежность по сравнению с безсильфонными.

За счет применения регулятора забойного давления на практике увеличится срок службы регуляторов и повысится эффективность работы скважины за счет автоматического поддержания заданного давления на забое эксплуатируемой скважины.

Также необходимо отметить, что предлагаемый регулятор забойного давления может быть использован как обычный пусковой или рабочий газлифтный клапан и регулировать давление в потоке в точке его установки, а следовательно, и забойное давление.

Формула изобретения

1. РЕГУЛЯТОР ЗАБОЙНОГО ДАВЛЕНИЯ, содержащий корпус с радиальными каналами и уплотнительными элементами, в котором имеется камера сжатого газа с узлом зарядки, разделенная подвижным поршнем с гидравлической камерой, содержащей подвижный шток, образующий с седлом затвор, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и упрощения конструкции, гидравлическая камера выполнена двухступенчатой, причем в большей ступени установлен подвижный поршень, образующий дно камеры сжатого газа и гидравлически связанный с подвижным штоком, установленным в меньшей ступени.

2. Регулятор по п.1, отличающийся тем, что поршень выполнен V-образным.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2