Клапанное устройство для регулирования работы скважины

 

Изобретение относится к технике нефтегазодобычи. Сущность изобретения: клапанное устройство для регулирования режима работы скважины включает полый корпус с верхними (например, в виде продольных прорезей) и нижними каналами, разобщающие элементы в виде сильфонов или поршней, один из которых установлен в верхней части корпуса и образует с ним герметичную камеру, а другой установлен в нижней части корпуса, образуя герметичную камеру. Оба разобщающих элемента, жестко связаны с затвором, установленным между штоками. Диаметры разобщающих элементов равны или больше диаметра затвора. При крайнем верхнем положении затвора площадь открытого сечения верхних каналов меньше площади проходного сечения нижних каналов корпуса. Между верхними и нижними каналами установлены уплотнения. Для уравновешивания давления среды между затвором и корпусом имеется дросселирующий зазор. Нижняя герметичная камера может быть заполнена средой, чувствительной к температуре, то есть средой, изменяющей относительно сильно свой объем при изменении температуры. Камеры могут быть гидравлически связаны между собой через каналы штока и затвора. Использование изобретения - повышает эффективность и надежность работы устройства за счет обеспечения его функционирования от температуры, перепада давления или изменения температуры потока скважинной среды. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности, к технике нефтегазодобычи и может быть использовано для автоматического регулирования параметров потока в зависимости от температуры, перепада давления или изменения температуры потока среды (газа, жидкости или газожидкостной смеси).

Известно клапанное устройство (Каталог. Оборудование для газлифтной эксплуатации нефтяных скважин. ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ. М, 1991), включающее полый корпус с каналами, разобщающий элемент в виде сильфона, образующий с корпусом камеру, заполненную газом, седло и затвор.

Также известно клапанное устройство (а.с. N 1696676, кл. E 21 B 34/06, опублик. 07.12. 91), включающее полый корпус с пропускными нижними и верхними каналами, разобщающие элементы, образующие с корпусом герметичную камеру, шток, затвор и уплотнение, при этом разобщающие элементы выполнены в виде сильфонов, жестко связанных с затвором и образуют с корпусом камеры, заполненные средой, а затвор в нижнем положении исключает гидравлическую связь между верхними и нижними пропускными каналами.

Эти устройства открываются и закрываются от давления среды (газа и жидкости), при этом отсутствует температурное воздействие на их работу, то есть они не могут регулировать технологические параметры скважины в зависимости от температуры (например, пластовых флюидов) и температурного изменения, а также от перепада давления потока среды.

Цель изобретения повышение эффективности и надежности работы устройства за счет обеспечения его функционирования от температуры или перепада давления, или же от изменения температуры потока среды. Положительный эффект от применения устройства в области нефтегазодобычи выражается в увеличении дебита скважин за счет поддержания технологического параметра (температуры, перепада давления, или изменения температуры потока среды) на оптимальном уровне.

Указанная цель достигается за счет следующих технических решений: затвор установлен в корпусе между разобщающими элементами, причем между затвором и корпусом имеется дросселирующий зазор (канал), при этом площадь открытого сечения верхних каналов под верхним крайним положением затвора меньше площади сечения нижних каналов корпуса, а диаметры разобщающих элементов равны или больше диаметра затвора.

В устройстве уравновешивается давление над и под затвором в скважине (за счет небольшого дросселирующего зазора), что обеспечивает установку и съем устройства с помощью канатной техники. В работе устройства создается дросселирование потока в верхних каналах корпуса (например, выполненных в виде продольных прорезей) за счет оптимального выбора их максимальной площади пропускного сечения. Эти решения в целом обеспечивают работу устройства от температуры, перепада давления (если диаметр затвора больше, чем диаметр разобщающих элементов) или изменения температуры потока среды, что расширяет область его применения; нижняя герметичная камера (камера под нижним разобщающим элементом) заполнена средой, чувствительной к изменению температуры (т.е. специальной средой, изменяющей относительно сильно свой объем при небольших изменениях температуры), что обеспечивает работу устройства только от температуры потока среды (например, от забойной температуры скважины); обе герметичные камеры заполнены средой, чувствительной к изменению температуры, что позволяет регулировать изменение температуры среды при дросселировании потока в верхних каналах корпуса; герметичные камеры, образованные между разобщающими элементами и корпусом, гидравлически связаны между собой через канал, расположенный в затворе и штоках, что повышает точность регулирования перепада давления потока скважинной среды (разница давления до и после устройства).

На фиг. 1 приводится общий вид устройства (в закрытом состоянии) с разобщающими сильфонами; на фиг. 2 устройство в открытом состоянии; на фиг. 3 устройство с разобщающими поршнями.

Устройство включает полый корпус 1 с верхними 2 (например, в виде продольных прорезей) и нижними 3 каналами, разобщающие элементы в виде сильфонов (фиг. 1, 2) или поршней (фиг. 3) 4 и 5, один из которых 4 установлен в верхней части корпуса 1 и образует с ним камеру 6, а другой 5 установлен в нижней части корпуса 1, образуя камеру 7. Оба разобщающие элемента 4 и 5 жестко связаны с затвором 8, установленным между штоками 9 и 10. Диаметры разобщающих элементов 4 и 5 равны или больше диаметра затвора 8. При крайнем верхнем положении затвора 8, площадь открытого сечения каналов 2 под затвором 8 меньше площади проходного сечения каналов 3 корпуса 1. Между верхними 2 и нижними 3 каналами установлены уплотнения 12. Для уравновешивания давления между затвором 8 и корпусом 1 имеется небольшой дросселирующий зазор 11.

Камера 7 может быть заполнена средой, чувствительной к температуре, то есть средой, изменяющей относительно сильно свой объем при небольшом изменении температуры.

Камеры 6 и 7 могут быть гидравлически связаны между собой через каналы 13 и 14 штоков 9, 10 и канал 15 затвора 8.

При управлении устройством от изменения температуры камера 6 также заполняется средой, чувствительной к температуре пластовых флюидов.

Устройство в одном случае работает только от перепада давления потока среды, действующей на затвор 8, а в другом случае от значения температуры в скважине (при равенстве диаметров затвора и разобщающих элементов, так как давление жидкости, действующее на площади разобщающих элементов 4, 5 и затвор 8 полностью компенсируют друг друга).

При повышении давления или температуры скважинной среды под затвором 8 нижний разобщающий элемент 5 с затвором 8 перемещается вверх (т.к. давление или температура над затвором 8 меньше из-за дросселирования жидкости в зазоре 11) и открывает каналы 2, что и обеспечивает движение скважинной среды через каналы 3 и 2. Причем степень открытия каналов 2 зависит от степени изменения давления или температуры при дросселировании. С изменением температуры в забое скважины среда, находящаяся в камере 7, изменяет свой объем и, тем самым, перемещает затвор 8 вверх или вниз. А с увеличением давления в скважине затвор 8 перемещается вверх, например, растягивая сильфон 5 и сжимая сильфон 4.

Таким образом, устройство регулирует температуру, перепад давления или изменение температуры потока среды, а значит и технологические параметры скважины, связанные с давлением или температурой.

Формула изобретения

1. Клапанное устройство для регулирования режима работы скважины, включающее полый корпус с пропускными нижними и верхними каналами, разобщающие элементы, жестко связанные с затвором и образующие с корпусом герметичные камеры, заполненные средой, шток и уплотнение, отличающееся тем, что затвор установлен в корпусе между разобщающими элементами с дросселирующим зазором между затвором и корпусом, при этом площадь открытого сечения верхних каналов под затвором при крайнем верхнем его положении меньше площади сечения нижних каналов корпуса, а диаметры разобщающихся элементов равны или больше диаметра затвора.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что нижняя герметичная камера заполнена средой, чувствительной к изменению температуры.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что обе герметичные камеры заполнены средой, чувствительной к изменению температуры.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что герметичные камеры, образованные между разобщающими элементами и корпусом, гидравлически связаны между собой через канал, расположенный в затворе и штоках.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оба разобщающихся элемента или один из них выполнены в виде поршня.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3