RU213575U1 - Автономный регулятор притока - Google Patents

Abstract

Устройство относится к нефтяной промышленности, в частности к оборудованию для эксплуатации нефтяной или газовой скважины, и может быть использовано для выравнивания притока пластового флюида вдоль ствола скважины, а также обеспечения переменной сопротивляемости потоку различных желательных и нежелательных текучих сред в составе текучей композиции. Техническим результатом заявленного технического решения является повышение надежности автономного регулятора притока за счет автономного регулятора притока, содержащего полый корпус и крышку, при этом в донной части корпуса выполнены сквозные отверстия, расположенные по окружности, в крышке выполнено сквозное центральное отверстие, а внутри корпуса расположен диск, выполненный с возможностью перемещения вдоль своей оси и перекрытия отверстия в крышке, при этом крышка и подвижный диск изготовлены из твердосплавного материала на основе карбид-вольфрама ВК8.

Description

Устройство относится к нефтяной промышленности, в частности к оборудованию для эксплуатации нефтяной или газовой скважины, и может быть использовано для выравнивания притока пластового флюида вдоль ствола скважины, а также обеспечения переменной сопротивляемости потоку различных желательных и нежелательных текучих сред в составе текучей композиции.

Известен «АВТОНОМНЫЙ РЕГУЛЯТОР ПРИТОКА» по патенту на изобретение РФ №273917, от 21.07.2020, опубликован 21.12.2020, МПК E21B34/08, E21B43/12, E21B34/32. Известный регулятор содержит два гидравлических сопротивления, выполненных в виде одного отверстия в крышке и нескольких отверстий в днище корпуса. Между крышкой и днищем с возможностью осевого перемещения установлен диск, выполняющий функции клапана, осевое перемещение которого с одной стороны ограничено крышкой, а с другой стороны выступами осевой ориентации, расположенными на днище внутри корпуса. В крышке отверстие выполнено в центре. В днище отверстия расположены по краю внутренней полости корпуса. Не менее трех выступов осевой ориентации диска расположены равномерно по окружности между отверстиями в днище корпуса.

Известно «УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ПРИТОКА» по патенту на изобретение РФ №2738045, от 21.07.2020, опубликован 07.12.2020, МПК E21B34/08. Устройство контроля притока содержит корпус с отверстиями в днище, расположенными по краю внутренней полости корпуса и крышку с одним отверстием в центре. Подвижный диск, выполняющий функции клапана, установлен между расположенными на днище выступами осевой ориентации диска и крышкой. В центре днища корпуса выполнено резьбовое отверстие, в котором установлен винт, выполненный со стороны нижнего торца со шлицом или с несквозным отверстием под ключ. Со стороны верхнего торца выполнена цилиндрическая полость, в которой установлена пружина, упирающаяся в цилиндрическое углубление, выполненное на диске, диаметр которого не менее наружного диаметра пружины.

Наиболее близким по технической сути является «АВТОНОМНЫЙ РЕГУЛЯТОР ПРИТОКА» по патенту на изобретение РФ №2743285, от 21.07.2020, опубликован 16.02.2021, МПК E21B34/08, E21B43/12. Известный регулятор притока содержит корпус с отверстиями в днище, расположенными по краю внутренней полости корпуса, крышку с одним отверстием в центре и подвижный диск, выполняющий функции клапана. Подвижный диск установлен с зазором относительно крышки и днища внутри корпуса на выступах осевой ориентации диска. В центре днища корпуса выполнено резьбовое отверстие, в котором с возможностью осевого перемещения для регулировки зазора между диском и крышкой установлена резьбовая вставка с выступами осевой ориентации.

Эксплуатацию известных устройств осуществляют, в том числе, в агрессивной среде при высоких температурах и давлениях. Добываемая среда поступает в корпус устройства на больших скоростях и может обладать высокой температурой, что способствует быстрому износу устройства. Поток добываемой среды направлен через отверстие в крышке в сторону отверстий в основании корпуса, поэтому наибольшему эрозионному воздействию подвержены крышка устройства, в районе центрального отверстия, и обращенная к крышке поверхность подвижного диска. В результате эрозионного износа, изменяются геометрические характеристики поверхности диска и отверстия в крышке. Увеличение площади проходного сечения центрального отверстия влечет за собой изменение интенсивности потока текучей смеси, отклоняя ее от расчетной. Изменение рельефа поверхности подвижного диска оказывает влияние на траекторию потока текучей смеси, отклоняя ее от расчетной. Отклонение фактических параметров от расчетных приводит к снижению эффективности работы устройства. В результате эрозионного износа подвижный диск может быть разрушен, что повлечет за собой выход устройства из строя. Так как контроль состояния устройства переменной сопротивляемости потоку во время его эксплуатации невозможен, поскольку устройство находится в скважине, возникает необходимость повышения надежности устройства для обеспечения его штатной работы на протяжении всего эксплуатационного периода.

Задачей заявляемого технического решения является повышение срока службы автономного регулятора притока с сохранением параметров, обеспечивающих штатный режим его работы.

Поставленная задача решена за счет автономного регулятора притока, содержащего полый корпус и крышку, при этом в донной части корпуса выполнены сквозные отверстия, расположенные по окружности, в крышке выполнено сквозное центральное отверстие, а внутри корпуса расположен диск, выполненный с возможностью перемещения вдоль своей оси и перекрытия отверстия в крышке, при этом крышка и подвижный диск изготовлены из твердосплавного материала на основе карбид-вольфрама ВК8.

Суть технического решения иллюстрирована чертежом, где на фиг.1 – разрез автономного регулятора притока.

На фиг. 1 изображены: автономный регулятор 1 притока, полый корпус 2, крышка 3, сквозные отверстия 4, сквозное центральное отверстие 5, диск 6, упоры 7, кольцеобразный уступ 8.

Автономный регулятор притока выполнен следующим образом.

Автономный регулятор 1 притока содержит полый корпус 2, крышку 3 и подвижный диск 6. Корпус 2 выполнен в виде цельной неразъемной детали. Корпус 2 изготовлен из хромоникелевой нержавеющей стали с аустенитной структурой с содержанием хрома от 12% до 25% и содержанием никеля от 8% до 40%, что обеспечивает высокую коррозионную стойкость, кислотостойкость и прочность изделия. В донной части корпуса 2 выполнены сквозные отверстия 4, расположенные по окружности. Корпус 2 содержит внутренний кольцеобразный уступ 8, предназначенный для позиционирования крышки 3. Корпус 2 содержит в своей донной части упоры 7, выполненные в виде выступов, ориентированных в направлении крышки 3. Упоры 7 предназначены для ограничения осевого перемещения диска 6, расположенного внутри корпуса 2. Упоры 7 обеспечивают минимальный зазор между диском 6 и донной частью корпуса 2, исключая возможность перекрытия диском 6 отверстий 4. Диск 6 выполнен с возможностью осевого перемещения в пространстве между упорами 7 и внутренней поверхностью крышки 3. Возможность осевого перемещения диска 6 обеспечена выполнением его диаметра меньшим, чем минимальный внутренний диаметр полости корпуса 2. В одном из своих крайних положений, при контакте с внутренней поверхностью крышки 3 диск 6 перекрывает сквозное центральное отверстие 5 выполненное в крышке 3. Крышка 3 и подвижный диск 6 изготовлены из твердосплавного материала на основе карбид-вольфрама, например, из ВК8. Согласно ГОСТ 3882-74 сплав ВК8 представляет собой смесь зерен карбида вольфрама и кобальта, 92% и 8% соответственно. Крышку 3 и подвижный диск 6 изготавливают любым известным из уровня техники способом, например, путем спекания смеси порошков карбидов вольфрама и кобальта. Изделия из твердого сплава на основе карбид-вольфрама обладают высокой износостойкостью, что снижает интенсивность коррозионного разрушения наиболее нагруженных элементов устройства 1 и увеличивает, таким образом, срок его службы. На основе данных, полученных при проведении стендовых испытаний, физико-механические характеристики сплава ВК8 были признаны удовлетворительными для обеспечения надежности функционирования крышки 3 и диска 6 на протяжении всего эксплуатационного периода.

Автономный регулятор притока используют следующим образом.

Автономный регулятор 1 притока работает, как правило, в составе массива устройств, установленных на внешней поверхности добывающей колонны. Регулятор 1 устанавливают на боковую поверхность трубы и с колонной обсадных труб спускают в скважину. При создании перепада давления пластовый флюид начинает поступать через отверстие 5 в крышке 3 внутрь корпуса 2, далее огибает диск 6 и через отверстия 4 в донной части корпуса 2 поступает внутрь добывающей колонны. Положение диска 6, выполненного с возможностью осевого перемещения между упорами 7 и крышкой 3, зависит от вязкости добываемого продукта и скорости его прохождения через регулятор 1. В соответствии с законом Бернулли сумма статического давления, динамического давления и потерь давления на трение по линии потока, является постоянной. При прохождении вязкого продукта, например нефти, диск 6 прижимается к упорам 7, что обеспечивает максимальную площадь проходного сечения. В случае прохождения через регулятор 1 менее вязких флюидов, например воды или газа, возникает разница давлений, под воздействием которой, диск 6 перемещается в сторону крышки 3. Сокращение расстояния между диском 6 и крышкой 3 влечет за собой уменьшение площади проходного сечения. Таким образом, чем ближе диск 6 располагается к крышке 3, тем меньшим становится площадь проходного сечения, тем меньший объем нежелательных текучих сред с низкой вязкостью оказывается внутри добывающей колонны. Таким образом, регулятор 1 осуществляет переменную сопротивляемость потоку, в зависимости от степени вязкости забираемого пластового флюида.

Выполнение крышки 3 и подвижного диска 6 из твердосплавного материала на основе карбид-вольфрама, в частности из сплава ВК8, повышает износостойкость изделия, что продлевает срок его службы и обеспечивает штатный режим его работы на протяжении всего эксплуатационного периода. Физико-механические характеристики твердого сплава ВК8 позволяют существенно снизить влияние агрессивной среды, поступающей в устройство на высокой скорости, на форму наиболее нагруженных деталей, что значительным образом уменьшает вероятность их преждевременного выхода из строя. Уменьшение вероятности преждевременного выхода из строя крышки 3 и подвижного диска 6, и сохранение их расчетных характеристик на протяжении всего эксплуатационного периода повышают надежность автономного регулятор 1 притока.

Техническим результатом заявленного технического решения является повышение надежности автономного регулятора притока за счет автономного регулятора притока, содержащего полый корпус и крышку, при этом в донной части корпуса выполнены сквозные отверстия, расположенные по окружности, в крышке выполнено сквозное центральное отверстие, а внутри корпуса расположен диск, выполненный с возможностью перемещения вдоль своей оси и перекрытия отверстия в крышке, при этом крышка и подвижный диск изготовлены из твердосплавного материала на основе карбид-вольфрама ВК8.

Claims (2)

1. Автономный регулятор притока, содержащий полый корпус и крышку, при этом в донной части корпуса выполнены сквозные отверстия, расположенные по окружности, в крышке выполнено сквозное центральное отверстие, а внутри корпуса расположен диск, выполненный с возможностью перемещения вдоль своей оси и перекрытия отверстия в крышке, отличающийся тем, что крышка и подвижный диск изготовлены из твердосплавного материала на основе карбид-вольфрама.

2. Автономный регулятор притока по п.1, отличающийся тем, что крышка и подвижный диск изготовлены из твердосплавного материала на основе карбид-вольфрама ВК8.

Images