Дроссель

 

Использование: в нефтедобывающей промышленности, а именно в устройствах, регулирующих режим работы и исследования нефтяных и газовых скважин дросселированием потока рабочей среды, изменением площади прохода. Обеспечивает повышение надежности защиты пласта от излишне высокого отбора продукции из пласта и увеличение сроков эксплуатации скважин за счет автоматического выбора оптимальной депрессии на пласт. Сущность изобретения: устройство включает корпус, плавающий поршень, шток с уплотнителями. Они разделяют затрубное пространство от внутритрубного выше дросселя. Внутри корпуса установлена втулка определенной длины. Устройство имеет также воздушную камеру. Корпус выполнен с щелевыми отверстиями. Они имеют длину, равную длине хода плавающего поршня. Втулка гидравлически уравновешена через щелевые отверстия. Она жестко связана через шток с плавающим поршнем и изменяет пропускную площадь отверстий до 30 см². Воздушная камера заполнена воздухом. При полном сжатии и полном открытии щелевых отверстий давление в воздушной камере возрастает до пластового, 1 ил.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к конструкциям, регулирующим режим работы и исследования нефтяных и газовых скважин дросселированием потока рабочей среды изменением площади прохода.

Известен дроссель (см. рис. 1. Справочник по промысловому оборудованию. Под ред. E. И. Бухаленко. М. Недра, 1983. Стр. 13-14). Недостатком данного дросселя является то, что он не может обеспечить сохранность постоянства пластового давления без постороннего вмешательства, изменение которого приводит к нежелательным изменениям естественных химических реакций, происходящих в пласте. Изменение химических реакций приводит к изменению химических и физических свойств компонентов пластового флюида. В результате чего скважина может отдавать продукцию другого качества или другой компонент пластового флюида или вообще может прекратить отдачу продукции.

Наиболее близким аналогом изобретения является дроссель, включающий корпус, плавающий поршень, шток с уплотнителями, разделяющими затрубное пространство от внутритрубного выше дросселя, втулку, установленную внутри корпуса, и воздушную камеру (см., например, а.с. N 400696, кл. E 21 В 49/00, 1970).

Недостатком известного устройства является то, что оно обеспечивает две заданные постоянные депрессии на пласт и не может обеспечить защиту пласта от излишне высокого отбора продукции из пласта, который приводит к снижению пластового давления и нарушению природных условий пласта.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности защиты пласта от излишне высоких отборов продукции из пласта и увеличение сроков эксплуатации скважин за счет автоматического выбора и приложения оптимальной депрессии на пласт.

Необходимый технический результат достигается тем, что в дросселе, включающем корпус, плавающий поршень, шток с уплотнителями, разделяющими затрубное пространство от внутритрубного выше дросселя, втулку, установленную внутри корпуса, и воздушную камеру, согласно изобретению корпус выполнен с щелевыми отверстиями, длиной, равной длине хода плавающего поршня, втулка имеет определенную длину, гидравлическую уравновешенность через щелевые отверстия жестко связана через шток с плавающим поршнем и изменяет пропускную площадь щелевых отверстий до 30 см², при этом воздушная камера заполнена воздухом с таким расчетом, что при полном сжатии и полном открытии щелевых отверстий давление в воздушной камере возрастает до пластового.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

Дроссель состоит из корпуса 3, имеющего щелевые отверстия А, перекрывающиеся втулкой 4, связанной через шток 5 с плавающим поршнем 8 воздушной камеры Б. Длина хода поршня в корпусе 7 ограничивается переводником 6. Внешняя часть поршня через отверстия В, Г корпуса камеры связана с затрубным давлением. Корпус воздушной камеры снабжен краном 9, предназначенным для заполнения камеры Б сжатым воздухом. Разобщение внутритрубного давления с затрубным давлением и герметичность камеры Б достигается уплотнителями 10 и 11. Устанавливается дроссель под пакером 1 как с испытателем, так и без него в переводник-фильтр 2.

Перед спуском в скважину камеру В заполняют сжатым воздухом с таким расчетом, чтобы при полном сжатии камеры, при наименьшем ее объеме давление в камере соответствовало пластовому. По мере спуска в скважину, так как внешняя часть плавающего поршня связана через отверстие Г с затрубным пространством, давление в камере соответственно по мере погружения в жидкость увеличивается, а объем уменьшается. Объем камеры изменяется за счет перемещения плавающего поршня 8, связанного с втулкой 4, соответственно изменяющей пропускную площадь щелевых отверстий А.

При полном спуске в скважину камера В находится в сжатом состоянии под внутренним давлением сжатого воздуха, равного пластовому, а щелевые отверстия А полностью открыты. С начала отбора продукции или открытия впускного клапана испытателя давление под пакером падает. При снижении давления ниже пластового воздушная камера, принимая давление, равное подпакерному, увеличивается в объеме, перемещая поршень, связанный с втулкой. Втулка, перекрывая щелевые отверстия, уменьшает пропускную способность дросселя и тем самым обеспечивает плавное приложение депрессии на пласт. Падение подпакерного давления и уменьшение пропускной способности штуцера продолжается до появления притока из пласта. При появлении притока из пласта перепад давления на дросселе увеличивается и процесс снижения подпакерного давления замедляется до получения стабильного притока. При стабильном притоке устанавливается постоянный перепад давления на дросселе, создающий противодавление на пласт.

Так как пласт представляет собой многокапиллярный дроссель, то условие оптимальной работы пласта обеспечивается суммой перепадов давления в пласте и дросселя: P_пл. = P_пер.п + P_пер.д., (1) где P_пл. - пластовое давление; P_пер.п. - перепад давления в пласте; P_пер.д. - перепад давления на дросселе.

Но так как перепад создается за счет движения жидкости, то сумма перепадов не будет равна пластовому давлению, а лишь стремится к нему, не допуская снижения пластового давления, и равенство (1) будет иметь вид: P_пер.п + P_пер.д ---> ≈ P_пл. В случае, если увеличивается производительность скважины, то перепад на штуцере увеличивается, а перепад давления равен подпакерному, то воздушная камера сжимается, поршень с втулкой, перемещаясь, увеличивают пропускную площадь штуцера и режим отдачи пласта снова стабилизируется.

Снижение пластового давления вызовет уменьшение перепада в пласте и повлечет за собой снижение подпакерного давления, и снижения давления воздуха в воздушной камере. Камера, увеличиваясь в объеме, перемещая поршень с втулкой, уменьшит пропускную площадь дросселя, препятствуя снижению пластового давления. Таким образом, пластовое давление, производительность пласта и пропускная способность дросселя, имея общую связь через воздушную камеру, находящуюся в общих технологических условиях режима отдачи пласта, работая в одной замкнутой цепи, обеспечивают исследования и эксплуатацию скважин без нарушения природных условий пласта.

Формула изобретения

Дроссель, включающий корпус, плавающий поршень, шток с уплотнителями, разделяющими затрубное пространство от внутритрубного выше дросселя, втулку, установленную внутри корпуса, и воздушную камеру, отличающийся тем, что корпус выполнен с щелевыми отверстиями длиной, равной длине хода плавающего поршня, втулка имеет определенную длину, гидравлическую уравновешенность через щелевые отверстия, жестко связана через шток с плавающим поршнем и изменяет пропускную площадь щелевых отверстий до 30 см², при этом воздушная камера заполнена воздухом с таким расчетом, что при полном сжатии и полном открытии щелевых отверстий давление в воздушной камере возрастает до пластового.

РИСУНКИ

Рисунок 1