RU2094592C1 - Valving device for flow regulation - Google Patents
Valving device for flow regulation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2094592C1 RU2094592C1 SU5034208A RU2094592C1 RU 2094592 C1 RU2094592 C1 RU 2094592C1 SU 5034208 A SU5034208 A SU 5034208A RU 2094592 C1 RU2094592 C1 RU 2094592C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- chamber
- additional
- main
- auxiliary
- uncoupling
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Details Of Valves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к технике добычи нефти и может быть использовано для автоматического регулирования давления потока жидкости в процессе запуска и эксплуатации скважин, а в основном при эксплуатации скважины с периодическим газлифтом и высоким забойным давлением. The invention relates to the oil and gas industry, in particular to the technique of oil production and can be used to automatically control the pressure of the fluid flow during the launch and operation of wells, and mainly when operating a well with periodic gas lift and high bottomhole pressure.
Известно клапанное устройство [1] включающее полый корпус с проходными каналами, уплотнительные манжеты на корпусе, разобщающий элемент в виде сильфона, жестко связанный своим верхним концом с корпусом, а нижним концом - со штоком затвора, камеры над разобщающим элементом, узел зарядки для заполнения последнего рабочей сжимаемой средой. A valve device [1] is known that includes a hollow body with passage channels, sealing cuffs on the body, a disconnecting element in the form of a bellows, rigidly connected with its upper end to the body, and the lower end to the shutter rod of the chamber above the disconnecting element, a charging unit for filling the latter working compressible medium.
Также известно клапанное устройство [2] включающее полый корпус с проходными каналами, уплотнительные манжеты на корпусе, основной и вспомогательный разобщающие элементы в виде сильфонов, жестко связанные своими верхними концами с корпусом, а нижними концами со стержнем, между которыми образуются изолированные камеры, шток затвора, жестко связанный со стержным, камера над основным разобщающим элементом, узел зарядки для заполнения последней рабочей сжимаемой средой. It is also known valve device [2] including a hollow body with passage channels, sealing cuffs on the body, the main and auxiliary uncoupling elements in the form of bellows, rigidly connected with their upper ends to the body, and the lower ends with a rod, between which insulated chambers are formed, the shutter rod rigidly connected with the rod, a camera above the main uncoupling element, a charging unit for filling the last working compressible medium.
Этот клапан имеет следующие недостатки:
не обеспечивает дискретного открытия и закрытия клапана, что снижает эффективность его работы при периодическом газлифте;
низкая надежность при высоких значениях давлений открытия из-за нарушения герметичности узла зарядки, так как требуется высокое давление зарядки в сильфонной камере;
низкая пропускная способность.This valve has the following disadvantages:
does not provide discrete opening and closing of the valve, which reduces the efficiency of its operation with periodic gas lift;
low reliability at high opening pressures due to a violation of the tightness of the charging unit, since a high charging pressure in the bellows chamber is required;
low bandwidth.
Цель изобретения повышение эффективности и надежности работы клапанного устройства. Положительный эффект от применения клапанного устройства выражается в увеличении добычи нефти за счет поддержания технологического режима на заданном уровне и увеличения срока службы клапанного устройства. The purpose of the invention is improving the efficiency and reliability of the valve device. The positive effect of the use of a valve device is expressed in an increase in oil production by maintaining the technological mode at a given level and increasing the service life of the valve device.
Указанная цель достигается за счет следующих технических решений:
в корпусе последовательно установлен дополнительный разобщающий элемент (в виде сильфона или поршня), жестко связанный своим верхним концом с корпусом, а нижним концом со штоком и образующий со вспомогательным разобщающим элементом камеру, заполненную жидкостью;
стержень может быть выполнен полым и иметь радиальный канал под вспомогательным разобщающим элементом;
изолированная камера между основным и вспомогательным разобщающими элементами может быть заполнена жидкостью;
в корпусе последовательно может быть установлен дополнительный затвор, жестко связанный с верхним затвором через дополнительный шток, оба затвора установлены с возможностью при крайнем нижнем положении разобщать полость между затворами и корпусом от полости, образующейся над и под затворами, диаметры затворов между собой равны, причем при крайнем верхнем их положении площади сечений каналов на корпусе над нижним затвором больше, чем площадь осевого пропускного сечения корпуса между затворами, а последний больше площади сечений каналов на корпусе под верхним затвором, и площадь сечений каналов на корпусе под нижним затвором меньше площади минимального проходного сечения осевого канала корпуса (это обеспечивает сужение, т.е. дросселирование жидкости в продольных каналах корпуса и управление работой клапанного устройства от давления только одной среды, например, жидкости или газа;
разобщающие элементы могут быть выполнены в виде поршня.The specified goal is achieved due to the following technical solutions:
an additional disconnecting element (in the form of a bellows or a piston) is fixed in series in the housing, rigidly connected with its upper end to the housing, and the lower end with the rod and forming a chamber filled with liquid with the auxiliary disconnecting element;
the rod can be made hollow and have a radial channel under the auxiliary disconnecting element;
the insulated chamber between the main and auxiliary disconnecting elements may be filled with liquid;
an additional shutter can be sequentially installed in the housing, rigidly connected to the upper shutter via an additional rod, both shutters are installed with the possibility of disconnecting the cavity between the shutters and the housing from the cavity formed above and below the shutters in the lowest position, the diameters of the shutters are equal to each other; their upper extreme position, the cross-sectional area of the channels on the housing above the lower shutter is larger than the axial flow cross-sectional area of the housing between the gates, and the latter is larger than the channel in on the housing under the upper shutter, and the cross-sectional area of the channels on the housing under the lower shutter is less than the area of the minimum passage section of the axial channel of the housing (this provides a narrowing, i.e., throttling of the liquid in the longitudinal channels of the housing and controlling the operation of the valve device from the pressure of only one medium, for example, liquid or gas;
uncoupling elements can be made in the form of a piston.
Эти признаки в целом позволяют повысить эффективность и надежность клапанного устройства за счет расширения области его применения, дискретности его регулирования и повышения срока службы. These features as a whole make it possible to increase the efficiency and reliability of the valve device by expanding the scope of its application, the discreteness of its regulation and increasing the service life.
Дополнительный разобщающий элемент жестко связан со стержнем (вариант 1), а его камера гидравлически связана с верхней камерой, заполненной рабочей сжимаемой средой. При этом сила сопротивления на открытие клапанного устройства увеличивается пропорционально отношению площади разобщающих элементов, что позволяет снизить давление в верхней камере при высоких значениях давлений открытия. An additional uncoupling element is rigidly connected to the rod (option 1), and its chamber is hydraulically connected to the upper chamber filled with a working compressible medium. In this case, the resistance to opening the valve device increases in proportion to the ratio of the area of the disconnecting elements, which allows to reduce the pressure in the upper chamber at high values of the opening pressure.
Дополнительный разобщающий элемент разъединен со стержнем (вариант 2) и его камера не имеет гидравлической связи с верхней камерой. При этом увеличивается сила, действующая на дополнительный разобщающий элемент, что позволяет значительно снизить давление зарядки в верхней камере при больших значениях давлений открытия. An additional disconnecting element is disconnected from the rod (option 2) and its chamber does not have hydraulic connection with the upper chamber. This increases the force acting on the additional uncoupling element, which can significantly reduce the charging pressure in the upper chamber at high opening pressures.
Если камера между разобщающими элементами заполнена несжимаемой средой (жидкостью), то обеспечивается дискретное открытие и закрытие устройства за счет статического разрыва сплошности жидкости (это позволяет расширить диапазон регулирования устройства для периодического газлифта). If the chamber between the disconnecting elements is filled with an incompressible medium (liquid), then a discrete opening and closing of the device is ensured due to the static discontinuity of the liquid continuity (this allows you to expand the control range of the device for periodic gas lift).
На фиг 1, 2 приводится общий вид клапанного устройства с разобщающими сильфонами в закрытом состоянии; на фиг. 3 тоже в открытом положении с разобщающими поршнями. In Fig 1, 2 shows a General view of the valve device with uncoupling bellows in the closed state; in FIG. 3 also in the open position with uncoupling pistons.
Клапанное устройство включает полый корпус 1 с пропускными каналами (например, в виде продольных прорезей) 2 и/или 3, и каналами 4, основной разобщающий элемент 5 (в виде сильфона или поршня), жестко связанный со стержнем 6 и установленный в верхней части корпуса 1, образуя при этом герметичную камеру 7, заполненную сжимаемой средой. В корпусе 1 также установлен вспомогательный разобщающий элемент 8 (в виде сильфона или перегородки с уплотнением), образующий с корпусом 1 и стержнем 6 герметичную замкнутую камеру 9. The valve device includes a
Если требуется дискретное управление открытием и закрытием клапана, то камера 9 заполняется практически несжимаемой, насыщенной парами жидкостью. If discrete control of valve opening and closing is required, then the
Если необходимо снизить давление в камере 7 при высоких давлениях открытия, то камеру 9 заполняют рабочей сжимаемой средой (например, газом). Для значительного уменьшения давления в камере 7 в корпусе устанавливается дополнительно разобщающий элемент 10 в виде сильфона или поршня, образующий при этом с корпусом 1 камеру 11, заполненную жидкостью. В одном случае (фиг. 1 и 3) камера 11 гидравлически связана с камерой 7 через радиальный канал 12 полого стержня 6, при этом торец последнего жестко связан с верхним концом штока 13, а значит и с разобщающим элементом 10 (камеры 7 и 11 гидравлически сообщены). В другом случае (фиг. 2) стержень 6 выполнен без радиального канала 12 и его торец не связан со штоком 13, т.е. торец разъединен с разобщающим элементом 10 (камеры 7 и 11 гидравлически не сообщены). If it is necessary to reduce the pressure in the chamber 7 at high opening pressures, then the
Разобщающий элемент 10 жестко связан со штоком 13, а последний жестко связан с затвором 14. The
Если необходимо увеличить пропускное сечение клапанного устройства, то в корпусе 1 последовательно устанавливается дополнительный затвор 15, жестко связанный с верхним затвором 14 через шток 16. Диаметры затворов 14 и 15 выполнены одинаковыми, чтобы уравновешивать их состояние от одной среды. При верхнем положении затворов 14 и 15 площадь открытых сечений каналов 2 меньше сечения кольцевого канала 17, образующегося между корпусом 1 и штоком 16, а открытые сечения каналов 3, находящиеся под затвором 15, меньше площади сечения осевого канала 18 и меньше площади сечения каналов 4 корпуса 1. Это обеспечивает дросселирование потока жидкости или газа в каналах 2 и 3 в любом открытом положении затворов 14, 15. If it is necessary to increase the cross-sectional area of the valve device, an
Уравнение баланса сил, действующих на состояние устройства, следующее:
Для фиг. 1:
(Pо+dPо)•Sо (P-dP)•(Sо-Sв) + (Pо+dPо)•(Sд+Sв) + Kо•Lо + Kв•Lв + Kд•Lд < Pу•S,
если принять Sо Sд S > Sв, то
Ру > (Po+dPo)•(2-Sв/Sд)-(P-dP)•(1-Sв/Sд)+(2Kд•Lд+Kв•Lв) /Sд;
Для фиг. 2:
(Pо+dPо)•Sо (P-dP)•(Sо-Sв) + Kо•Lо + Kв•Lв - (Pд+dPд)•Sв + (Pд+dPд)•Sд + Kд•Lд <Pу•S,
если принять Sо Sд S > Sв, то
Pу > (Pо+dPо)•(2-Sв/Sд) + (P-dP)•(1-Sв/Sд) + Kд•Lд/Sд + (Kо•Lо+Kв•Lв)/Sд.The equation of the balance of forces acting on the state of the device is as follows:
For FIG. one:
(P o + dP o ) • S o (P-dP) • (S o -S c ) + (P o + dP o ) • (S d + S c ) + K o • L o + K in • L c + K d • L d <P y • S,
if we take S о S д S> S в , then
R y > (P o + dP o ) • (2-S in / S d ) - (P-dP) • (1-S in / S d ) + (2K d • L d + K in • L c ) / S d ;
For FIG. 2:
(P о + dP о ) • S о (P-dP) • (S о -S в ) + K о • L о + K в • L в - (P д + dP д ) • S в + (P д + dP d ) • S d + K d • L d <P y • S,
if we take S о S д S> S в , then
P y > (P o + dP o ) • (2-S in / S d ) + (P-dP) • (1-S in / S d ) + K d • L d / S d + (K o • L о + K в • L в ) / S д .
где:
Pо давление в камере 7 при закрытом состоянии устройства;
dPо изменение давления в камере 7 при открытом состоянии устройства;
P давление в камере 9 при закрытом состоянии устройства;
dP изменение давления в камере 9 при открытом состоянии устройства;
Pд давление в камере 11 при закрытом состоянии устройства (фиг. 2);
dPд изменение давления в камере 11 при открытом состоянии устройства (для фиг. 2);
Pу давление управления устройства от потока жидкости, газожидкостной смеси и/или газа;
Sо, Sв, Sд поперечная площадь основного 5, вспомогательного 8 и дополнительного 10 разобщающего элемента, находящегося под воздействием давления;
S поперечная площадь дополнительного разобщающего элемента 10 и (или) затворов 14 и 15, находящихся под воздействием давления потока жидкости, газожидкостной смеси и/или газа;
Kо, Kв, Kд коэффициент, характеризующий жесткость основного 5, вспомогательного 8 и дополнительного 10 разобщающего элемента в виде сильфона (фиг. 1, 2);
Lо, Lв, Lд ход основного 5, вспомогательного 8 и дополнительного 10 разобщающего элемента;
Клапанное устройство работает следующим образом.Where:
P about the pressure in the chamber 7 when the device is closed;
dP about the change in pressure in the chamber 7 when the device is open;
P the pressure in the
dP pressure change in the
P d the pressure in the
dP d is the change in pressure in the
P y the pressure control device from the flow of liquid, gas-liquid mixture and / or gas;
S o , S in , S d the transverse area of the main 5,
S is the transverse area of the
K about , K in , K d the coefficient characterizing the stiffness of the main 5,
L about , L in , L d the course of the main 5,
The valve device operates as follows.
Устройство перед спуском в скважину тарируется на заданное давление. Для этого камера 7 заполняется (например, через узел зарядки) сжимаемой средой на расчетное давление. При этом возникают силы от воздействия давления (фиг. 1, 3) сжимаемой среды на поперечную площадь основного разобщающего элемента 5 (Fо) и на разницу между площадями дополнительного 10 и вспомогательного 8 разобщающих элементов (Fg). Тогда суммарная сила F Fо + Fg будет действовать на сторону закрытия затвора 14 (или затворов 14 и 15) через шток 13.The device is calibrated at a predetermined pressure before being launched into the well. For this, the chamber 7 is filled (for example, through the charging unit) with a compressible medium at the design pressure. In this case, forces arise from the influence of pressure (Fig. 1, 3) of the compressible medium on the transverse area of the main uncoupling element 5 (F о ) and on the difference between the areas of the additional 10 and auxiliary 8 uncoupling elements (F g ). Then the total force FF о + F g will act on the closing side of the shutter 14 (or
Согласно фиг. 2 при зарядке камеры 7 сжимаемой средой давление в камере 11 также будет расти, так как жидкость в камере 11 является практически несжимаемой. При этом сила Fо будет равна давлению в камере 7, умноженному на разницу площадей основного 5 и вспомогательного 8 разобщающих элементов, а сила Fg. будет равна давлению в камере 11, умноженному на площадь дополнительного разобщающего элемента 10. Когда суммарная противонаправленная сила Fп (возникающая от давления потока жидкости или газа, действующего на площади затвора 14 или затворов 14, 15 и дополнительного разобщающего элемента 10) будет больше, чем сила F, то затвор 14 (затворы 14 и 15) перемещается вверх и устройство открывается.According to FIG. 2, when the chamber 7 is charged with a compressible medium, the pressure in the
В случае дискретного управления затвор 14 (или затворы 14 и 15), находясь под давлением потока, оказывает давление на разобщающий элемент 5 через стержень 6. При этом жидкость в камере 9 оказывает сопротивление и заметного перемещения стержня 6 не происходит, но когда управляющая сила превысит критическую силу
Fу > Fкp. (P Pнас.)•(Sо Sв),
то разобщающий элемент 5 начинает (мгновенно) перемещаться, а между разобщающими элементами 5 и 8 над жидкостью в камере 9 образуется полость 19 (фиг. 3), заполненная паром с давлением насыщения Pнас. (Кривченко Г.И. Гидравлические машины: Турбины и насосы. Учебники для ВУЗов. М. Энергия, 1978. с.102-105, 320).In the case of discrete control, the shutter 14 (or
F y > F cr. (PP us. ) • (S о S в ),
then the
При необходимости уменьшения давления сжимаемой среды в камере 7 - обеспечивают действие этого давления на площадь разобщающего элемента 5, при этом камера 9 заполняется сжимаемой средой (например, газом) с более низким давлением (например, атмосферным). Давление в потоке действует на затвор 14 (или затворы 14, 15), имеющий диаметр меньше, чем разобщающий элемент 5. Это позволяет открывать устройство при низком давлении в камере 7 и больших давлениях в потоке жидкости, тем самым расширить область применения устройства при высоких давлениях в потоке или на забое скважины. If it is necessary to reduce the pressure of the compressible medium in the chamber 7 - ensure the effect of this pressure on the area of the
Открытие устройства от высокого давления потока среды при низком давлении в камере 7 можно обеспечить также, увеличив диаметр затвора 14 (или затворов 14, 15) более, чем диаметр разобщающего элемента 5. При этом сопротивляющая сила на открытие устройства от потока жидкости увеличивается за счет воздействия давления газа (управляемого регулятором давления с поверхности скважины) на разницу площадей затвора 15 и разобщающего элемента 5 (при этом затвор 14 и каналы 2 из устройства исключаются). Opening the device from high pressure medium flow at low pressure in the chamber 7 can also be achieved by increasing the diameter of the shutter 14 (or
Для значительного уменьшения давления зарядки обеспечивают действие давления сжимаемой среды в камере 7 на один или несколько дополнительных разобщающих элементов (например, на элемент 10). Это также может быть обеспечено за счет свободного размещения вспомогательного разобщающего элемента 8 (например, имеющего диаметр меньше, чем основной разобщающий элемент 5) в герметичной изолированной камере 11 ( фиг. 2). To significantly reduce the charging pressure, the pressure of the compressible medium in the chamber 7 is provided on one or more additional disconnecting elements (for example, on element 10). This can also be achieved by freely placing the auxiliary uncoupling element 8 (for example, having a diameter smaller than the main uncoupling element 5) in a sealed insulated chamber 11 (Fig. 2).
При открытии устройства газ, проходя через каналы 3, 2 и 4 корпуса 1, поступает в подъемник. Когда давление в потоке падает ниже давления открытия, то затворы 14 и 15, перемещаясь вниз, перекрывают поступление среды в подъемник. Таким образом происходит открытие и закрытие устройства в зависимости от подобранных технико-технологических характеристик клапана, исходя из оптимальных условий эксплуатации скважины. When opening the device, gas passing through the
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5034208 RU2094592C1 (en) | 1992-03-26 | 1992-03-26 | Valving device for flow regulation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5034208 RU2094592C1 (en) | 1992-03-26 | 1992-03-26 | Valving device for flow regulation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2094592C1 true RU2094592C1 (en) | 1997-10-27 |
Family
ID=21600284
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5034208 RU2094592C1 (en) | 1992-03-26 | 1992-03-26 | Valving device for flow regulation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2094592C1 (en) |
-
1992
- 1992-03-26 RU SU5034208 patent/RU2094592C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Оборудование для газлифтной эксплуатации нефтяных скважин. Каталог. - М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1991. Авторское свидетельство СССР N 973798, кл.E 21B 43/00, 1982. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0915230B1 (en) | Safety valve utilizing an isolation valve | |
US7926575B2 (en) | Hydraulic lockout device for pressure controlled well tools | |
RU2305215C2 (en) | Control drive valve for use in well, solenoid used in this valve, method of control of main valve in well using proposed valve and method of changing of liquid flow velocities in well | |
CA2440624C (en) | System and method for controlling downhole tools | |
US7552773B2 (en) | Multicycle hydraulic control valve | |
US6173785B1 (en) | Pressure-balanced rod piston control system for a subsurface safety valve | |
US20080314599A1 (en) | Tubing Pressure Balanced Operating System with Low Operating Pressure | |
KR940021289A (en) | Damping Force Control Hydraulic Shock Absorber | |
US4515219A (en) | Low pressure responsive downhole tool with floating shoe retarding means | |
EP0237662B1 (en) | Downhole tool | |
US9810039B2 (en) | Variable diameter piston assembly for safety valve | |
US20020074129A1 (en) | Downhole tool utilizing opposed pistons | |
EP3037701B1 (en) | Slow-shift spm valve | |
US6202748B1 (en) | Multi-stage maintenance device for subterranean well tool | |
US20040144938A1 (en) | Pressure compensated pilot operated check valve | |
NO318578B1 (en) | Downhole bypass valve | |
NO20170870A1 (en) | Subsea bop pressure regulator for fluid hammer effect reduction | |
RU2094592C1 (en) | Valving device for flow regulation | |
US4589485A (en) | Downhole tool utilizing well fluid compression | |
RU2101466C1 (en) | Valve | |
RU2521872C1 (en) | Garipov hydraulic control | |
RU2043483C1 (en) | Valve for well operation | |
RU2101463C1 (en) | Packer-type device for selective testing of beds | |
RU2029073C1 (en) | Valve for flow regulation | |
RU2081300C1 (en) | Valve device for regulation of well operation |