Устройство для эксплуатации скважины

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при эксплуатации скважины с большим углом наклона эксплуатационной колонны. Устройство содержит колонну НКТ, насос, клапан и фильтр. Согласно изобретению в качестве клапана использован клапан с поджимаемым запорным органом в виде радиально расположенных шаров, а в качестве фильтра применен фильтр в виде трубы, заглушенной сферической заглушкой с одной стороны, с поочередно расположенными отверстиями радиальной конической формы меньшего и большего диаметра, обращенными внутрь фильтра. Технический результат заключается в повышении надежности эксплуатации скважины с большим углом наклона. 3 ил.

 

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при эксплуатации скважины с большим углом наклона эксплуатационной колонны.

Известна компоновка скважины, в которой применен скважинный фильтр, состоящий из перфорированной трубы, в которой фильтрующие отверстия выполнены трапецеидальными по форме или с усеченным конусом в насадках, закрепленных на наружной поверхности перфорированной трубы, причем нижнее основания фильтрующих отверстий насадок направлены внутрь трубы и совмещены с ее отверстиями, а высота насадок не выступает за габариты муфты фильтра (патент РФ №2096589, опубл. 1997.11.20).

Недостатком известного технического решения является уменьшение диаметра перфорированной трубы за счет наружных насадок и за счет этого снижение пропускной способности фильтра, ограничение по длине фильтра из-за закрепленных на наружной поверхности перфорированной трубы выступающих насадок, что увеличивает вероятность возникновения аварии на скважинах с большим углом наклона эксплуатационной колонны.

Известен клапан обратный, содержащий корпус с проходным каналом, в котором размещены клетка, седло и взаимодействующий с седлом запорный орган с направляющей, посадочной и хвостовой частью. Запорный орган выполнен в виде двух, соединенных между собой шаров. Нижний шар - перекрывающий клапан выполнен из упругого полимерного токонепроводящего материала для взаимодействия с соответствующей поверхностью седла. Седло выполнено внутри упругой полимерной токонепроводящей клетки с боковыми ребрами и каналами между ними для протока перекачиваемой среды. Верхний шар - балластный выполнен металлическим или полимерным и воздействует своим весом на перекрывающий шар для преодоления сопротивления вязкой жидкости при закрытии клапана. Балластный металлический шар выполнен с зазором относительно внутреннего диаметра упругой полимерной токонепроводящей клетки, (патент РФ №2317461, опубл. 2008.02.20).

Недостатками данного клапана являются сложность в изготовлении, ограничение в использовании на скважинах с большим углом наклона из-за подвисания запорного органа.

Наиболее близким к предложенному изобретению по технической сущности является скважинный штанговый насос, который состоит из насоса, соединенного с колонной насосно-компрессорных труб, клапана с системой поджатия к седлу, и фильтр (патент РФ №2173381, опубл. 2001.09.10 - прототип).

Известная компоновка не позволяет надежно эксплуатировать скважины с большим углом наклона из-за неравномерного заполнения жидкостью фильтра и хвостовика и влияния газа на работу насоса. Кроме того, конструкция подпружиненного клапана не обеспечивает надежную работу насоса при размещении в скважине с большим углом наклона.

В предложенном изобретении решается задача повышения надежности эксплуатации скважины с большим углом наклона.

Задача решается тем, что в устройстве для эксплуатации скважины, включающем колонну насосно-компрессорных труб, насос, клапан и фильтр, согласно изобретению, в качестве клапана использован запорный орган с нижним шаром и поджимающими верхними шарами, радиально расположенных по окружности, а в качестве фильтра применен фильтр в виде трубы, заглушенной сферической заглушкой с одной стороны, с отверстиями радиальной конической формы.

Сущность изобретения

Эксплуатация скважин глубинными штанговыми насосами является самым распространенным способом механизированной эксплуатации скважин. Определяющими параметрами при выборе типоразмера насоса являются глубина залегания продуктивного пласта, дебит и ожидаемый отбор жидкости из скважины при оптимально допустимом забойном давлении и установившемся технологическом режиме.

При этом компоновка глубиннонасосного оборудования является стандартной (снизу вверх): фильтр, изготовленный из патрубка длиной 70-100 см со стандартными радиальными отверстиями диаметром 8-10 мм, хвостовик из 1-2 насосно-компрессорной трубы (НКТ), цилиндр насоса (если вставного исполнения, только якорный башмак, а цилиндр с плунжером на штангах), колонна НКТ. Внутри колонны НКТ спускается плунжер насоса на штангах. Существующие типоразмеры насосов позволяют производить отбор жидкости при угле наклона эксплуатационной колонны скважины и спускаемых НКТ до 42 градусов. При угле наклона более 42 градусов происходит зависание и выпадение шарика из седла в клапанах насоса, в связи с чем возникают утечки жидкости в клапанных парах насоса и скважина не дает в полном объеме продукцию. При больших утечках жидкости через клапанные узлы насоса происходит "срыв подачи" и выход насоса из строя и скважина ожидает подземный ремонт. Применение подпружиненных шариков в клапанах далеко не всегда приводит к устранению утечек через клапан.

В предложенном изобретении решается задача надежной и эффективной эксплуатации насосов в скважинах с большими углами наклона на оптимальных режимах за счет исключения влияния газа из-за неравномерного поступления жидкости в хвостовик НКТ на работу насоса, поддержание постоянного динамического уровня в скважине, увеличение срока службы фильтра и межремонтного периода работы скважины (МРП), увеличение добычи жидкости (нефти).

Задача решается тем, что в компоновку глубиннонасосного оборудования с штанговым глубинным насосом вводят усовершенствованный фильтр, установленный на конце хвостовика НКТ и клапан с поджимаемым запорным органом, состоящим из нижнего шара и поджимающих верхних шаров, радиально расположенных по окружности.

Общий вид устройства для эксплуатации скважины представлен на фиг. 1.

На фиг. 1 в скважине 1 с горизонтальным стволом 2 размещена колонна НКТ 3 с глубинным насосом 4, колонной штанг 5, соединенными на поверхности со станком-качалкой 6. Снизу к насосу 4 присоединен хвостовик 7, на конце которого закреплен клапан с поджимаемым запорным органом 8 и фильтр 9.

Клапан с поджимаемым запорным органом 8 представлен на фиг. 2.

Клапан состоит из 2-х основных частей: верхней части корпуса клапана 10 и нижней части корпуса клапана 11, разделенных разделительным кольцом 12. К нижней части корпуса клапана 11 плотно прилегает седло клапана 13 с отверстием для жидкости и ограничительное седло клапана 14 с радиально расположенными коническими прорезями 15 для жидкости. С нижней части корпуса клапана 11 имеется метрическая внутренняя резьба под фильтр 9. В верхней части корпуса клапана 10 имеются проходные отверстия 16 для жидкости, расположенные радиально от ограничителя 17. Проходные отверстия 16 верхней части корпуса клапана 10 перекрываются тремя шарами 18, расположенными радиально по отношению к ограничителю 17, для ограничения движения шаров по окружности служит разделительное кольцо 12. Между трех шаров 18 и седлом клапана 13 имеется приемный шар 19, находящийся в ограничительном седле клапана 14 и открывающий проход для жидкости, поступающей из фильтра 9. Проходное сечение седла клапана 13 увеличено по сравнению с проходным сечением стандартного клапана более чем на 30%. Сверху верхней части корпуса клапана 10 имеется внутренняя метрическая резьба для соединения с хвостовиком 7 (фиг. 1).

В отличие от обычной клапанной пары (шарика с седлом), в данном клапане приемный шар 19 поджимается за счет собственного веса тремя шарами 18, расположенными радиально по окружности. Благодаря разделительному кольцу 12 и ограничителю 17 клапан с поджимаемым запорным органом может работать при значительных больших наклонах, чем шариковые стандартные клапаны (шарик - седло). В поджимаемом клапане контактные нагрузки на уплотнительной поверхности снижены почти в 2 раза по сравнению с нагрузками в шариковом клапане того же размера и разгрузка основной уплотнительной поверхности осуществлена за счет дополнительной опорной поверхности.

Фильтр 9 представлен на фиг. 3.

Фильтр 9 изготовлен из НКТ 20 длиной 8-10 м, заглушенной сферической заглушкой 21 с одной стороны и с другой стороны нарезанной наружной резьбой 22 под нижнюю часть корпуса клапана 11. Отверстия 23 для прохода скважинной жидкости выполнены радиальной конической формы, обращены меньшим диаметром конуса внутрь фильтра, имеют наружный диаметр 80-100 мм и внутренний диаметр 40-60 мм при толщине стенки 5,5 - 9,0 мм. Возможно поочередное чередование отверстий 23, обращенных меньшим и большим диаметром внутрь фильтра.

За счет увеличения размера входных отверстий 23 снаружи фильтра 9 и уменьшения размера входных отверстий 23 внутри фильтра предотвращается попадание окалины с НКТ и механических примесей, при этом увеличивается пропускная способность данного фильтра по сравнению с фильтром с обычными отверстиями. Тем, самым разница в диаметре входного и выходного размера отверстий создает перепад давления снаружи и внутри фильтра, что создает эффект "штуцирования" и дополнительную защиту от попадания внутрь фильтра абразива и механических примесей.

Устройство работает следующим образом.

При движении плунжера (не показан) насоса 4 вверх за счет создания вакуума в приемной части насоса открывается клапан с поджимаемым запорным органом 8, находящийся в хвостовике 7 насоса 4. Скважинная жидкость поступает через радиальные отверстия 23 фильтра 9 в проходное отверстие седло клапана 13, радиально расположенные конические прорези 15 ограничительного седла клапана 14 нижней части корпуса клапана 11, в верхнюю часть корпуса клапана 10. При этом шары 18 движутся по окружности и открывают проходные отверстия 16 для движения жидкости в хвостовик 7 НКТ 3 и далее к насосу 4.

При движении плунжера вниз (не показан) насоса 4 за счет давления столба жидкости и собственного веса шары 17 движутся по окружности, закрывая проходные отверстия 16, тем самым создавая дополнительное усилие и поджимая приемный шар 18, который плотно садится в седло клапана 13. Ограничительное седло клапана 14 дополнительно поддерживает и ограничивает приемный шар 19 при поджатии.

За счет применения разделительного кольца 12 с ограничителем 17, шары 18, двигаются строго по радиальной окружности, поджимая приемный шар 19 и открывая (закрывая) проходные отверстия 16 в зависимости от движения плунжера, тем самым работа клапанной пары (шарика 19 и седла 13) не зависит от угла наклона эксплуатационной колонны скважины (кривизны скважины) и позволяет его использовать при угле наклона свыше 42 градусов и в открытом стволе на "горизонтальных" скважинах с углом наклона 90 градусов. Это позволяет поддерживать уровень жидкости в хвостовике и исключить образование "газовой шапки".

Использование предложенного устройства позволит:

- производить отбор жидкости из скважин с большим углом наклона при оптимально допустимом забойном давлении и установившемся технологическом режиме;

- предотвратить образование "газовой шапки" и влияние газа на работу насоса;

- поддерживать постоянный динамический уровень в скважине;

- производить отбор жидкости в полном объеме;

- исключить "срыв" подачи насосом;

- увеличить срок службы фильтра за счет конструктивных особенностей и увеличить межремонтный период скважины;

- сократить затраты на проведение подземных ремонтов;

- увеличить добычу жидкости (нефти).

Устройство для эксплуатации скважины, включающее колонну насосно-компрессорных труб, насос, клапан и фильтр, отличающееся тем, что в качестве клапана использован клапан с поджимаемым запорным органом в виде радиально расположенных шаров, а в качестве фильтра применен фильтр в виде трубы, заглушенной сферической заглушкой с одной стороны, с поочередно расположенными отверстиями радиальной конической формы меньшего и большего диаметра, обращенными внутрь фильтра.



 

Похожие патенты:

Настоящее изобретение относится к сопловым обратным клапанам для газообразных и жидких сред. Сопловой обратный клапан, содержащий корпус (10) клапана и сопло (20), расположенное по центру внутри верхнего по потоку конца корпуса (10) клапана, проточный канал (90), определенный наружной поверхностью сопла (20) и внутренней поверхностью корпуса (10) клапана.

Изобретение относится к области машиностроения, нефтедобывающей промышленности, а именно к гидравлическому оборудованию, газовым, вентиляционным системам, и может быть использовано в гидрофицированных или пневматических механизмах, станках, прессах, так же может быть использовано и в других отраслях промышленности и сельского хозяйства.

Изобретение относится к автоматическим дросселям и может быть применено для эксплуатации фонтанирующих скважин в осложненных условиях. Устройство содержит корпус с приемной и отводящей камерами, связанными между собой через канал штуцера, стержень очистки канала с приводом перемещений в виде подпружиненного поршня с торцовым клапаном, связанного со штоком с образованием кольцевой камеры, связанной подводящим каналом с осевым каналом подводящего патрубка.

В устройстве (V) для канализации, в частности обратном клапане (R), имеющем корпус (1), содержащий смотровое отверстие (30) с кромкой (8), образующей наружный контур (9), на кромке (8) отверстия выполнен по меньшей мере один выступающий вверх элемент (10) взаимодействия, и по меньшей мере одно отверстие (22) для введения обеспечено в крышке (4) опорным элементом (11), выступающим вверх наподобие дымовой трубы, по длине отверстия (22) для введения, и элемент (10) взаимодействия, и опорный элемент (11) размещены на расстоянии от наружного контура (9).

Группа изобретений относится к горному делу и может быть применена для регулирования скважинного флюида. Компрессионный перепускной клапан содержит: клапанный диск, содержащий клапан сброса давления, содержащий впускное отверстие клапана сброса давления на всасывающей стороне клапанного диска и выпускное отверстие клапана сброса давления на нагнетательной стороне клапанного диска, причем клапан сброса давления выполнен с возможностью приведения в действие для пропускания флюида из впускного отверстия клапана сброса давления в выпускное отверстие клапана сброса давления, когда давление на всасывающей стороне клапанного диска превышает давление на нагнетательной стороне клапанного диска, посредством давления открытия клапана; и обратный клапан, содержащий впускное отверстие обратного клапана на нагнетательной стороне клапанного диска и выпускное отверстие обратного клапана на всасывающей стороне клапанного диска, причем обратный клапан выполнен с возможностью приведения в действие для пропускания флюида из впускного отверстия обратного клапана в выпускное отверстие обратного клапана, когда давление на второй стороне клапанного диска превышает давление на первой стороне клапанного диска; причем перепускной клапан дополнительно содержит поршень, всасывающий резервуар между поршнем и всасывающей стороной клапанного диска, уравновешивающий поршень и нагнетательный резервуар между нагнетательной стороной клапанного диска и балансировочным поршнем.

Изобретение относится к горному делу и может быть применено в качестве мандрели для компрессионного перепускного клапана. Мандрель содержит: первый цилиндр, содержащий: продольную ось, расположенную вдоль продольного размера первого цилиндра, и радиальную шарикоподшипниковую опору; второй цилиндр, установленный с возможностью скольжения относительно первого цилиндра, причем второй цилиндр содержит: канавку, расположенную по окружности второго цилиндра.

Устройство относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для эксплуатации фонтанирующих скважин в условиях наличия гидратов и мехпримесей. Устройство устанавливается на скважине в составе фонтанной арматуры и состоит из полого корпуса с приемной и отводящей камерами, связанными друг с другом через штуцер, стержня очистки осевого канала штуцера, подпружиненного поршня с торцовым клапаном, посадочного седла под него и подпружиненного штока.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для изоляции продуктивного пласта от устья скважины при его проявлении. Клапан-отсекатель состоит из корпуса, с седлом в осевом канале, подпружиненного затвора с уплотнительной манжетой, распираемой в радиальном направлении фигурной грундбуксой.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть применено для устранения розлива бурового раствора на рабочую площадку при наращивании бурильных труб.

Группа изобретений относится к области строительства нефтегазодобывающих и паронагнетающих скважин. Скважинное устройство регулирования потока сред содержит базовую трубу с муфтой, на наружной поверхности базовой трубы установлены клапанные устройства и фильтрующий элемент.

Изобретение относится к области машиностроения, нефтедобывающей промышленности, а именно к гидравлическому оборудованию, газовым, вентиляционным системам, и может быть использовано в гидрофицированных или пневматических механизмах, станках, прессах, так же может быть использовано и в других отраслях промышленности и сельского хозяйства.

Изобретение относится к конструкции обратного клапана и может быть применено с электроцентробежными или штанговыми глубинными насосами. Обратный клапан содержит корпус и размещенные в нем шар и седло.

Изобретение относится к трубопроводной арматуре, предназначенной для перекрытия канала трубопровода, а также для обеспечения движения рабочей среды только в одном направлении.

Изобретение относится к области защиты аппаратуры для газовых систем низкого давления. Клапан пропускает заданный поток в любом направлении, но перекрывает его при нарушении рабочих условий.

Изобретение относится к нефтяному машиностроению, в частности к конструкции обратного клапана, который может быть использован со штанговыми глубинными или электроцентробежными насосами, предназначенными преимущественно для перекачивания жидкостей с высоким содержанием механических примесей.

Группа изобретений относится к области центробежных сепараторов, особенно к области удаления газа из центробежных сепараторов. Клапан для выпуска газа из центробежного сепаратора содержит корпус клапана, имеющий центральную ось (C), вокруг которой клапан может вращаться, полость, размещенную на радиальном расстоянии от центральной оси (C) и содержащую клапанный шарик и седло клапана, по меньшей мере один дренажный канал, проходящий от седла клапана полости наружу корпуса клапана, и по меньшей мере один впуск для газа, проходящий от внешней стороны корпуса клапана в полость.

Изобретение относится к технике нефтепромыслового оборудования и может быть использовано в штанговых глубинных насосах, работающих в наклонных и горизонтальных скважинах.

Изобретение относится к арматуростроению и предназначено для использования, например, в устройствах пневматической аппаратуры. Корпус клапана шарового запорного выполнен с внутренней полостью, со сквозными радиальными цилиндрическими отверстиями, поверхность которых контактирует с фиксирующими элементами, и стопорным элементом, жестко зафиксированным со стороны наружной ступенчатой боковой поверхности корпуса.

Изобретение относится к технике нефтепромыслового оборудования и может быть использовано в штанговых глубинных насосах, работающих в вертикальных, наклонных и горизонтальных скважинах.

Изобретение относится к запорной арматуре и может быть применено в манифольде добычной устьевой арматуры. Клапан содержит полый корпус с подводящими патрубками основного компонента и сбрасываемого компонента и отводящим патрубком для смеси основного и сбрасываемого компонентов, в котором размещен, с пересечением его перпендикулярно оси внутренней полости, запорный орган, имеющий подвижную и неподвижную части.
Изобретение относится к газодобыче и может быть применено при разработке газовых и газоконденсатных месторождений. Способ позволяет эффективно удалять жидкость из газовых или газоконденсатных скважин, обеспечивая стабильную добычу газа.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при эксплуатации скважины с большим углом наклона эксплуатационной колонны. Устройство содержит колонну НКТ, насос, клапан и фильтр. Согласно изобретению в качестве клапана использован клапан с поджимаемым запорным органом в виде радиально расположенных шаров, а в качестве фильтра применен фильтр в виде трубы, заглушенной сферической заглушкой с одной стороны, с поочередно расположенными отверстиями радиальной конической формы меньшего и большего диаметра, обращенными внутрь фильтра. Технический результат заключается в повышении надежности эксплуатации скважины с большим углом наклона. 3 ил.

Наверх