RU2158359C2

RU2158359C2 - Wellhead pressure controller

Info

Publication number: RU2158359C2
Application number: RU97103290A
Authority: RU
Inventors: М.Х. Аминев; Д.Б. Поляков; Р.Ф. Шаймарданов
Original assignee: Аминев Марат Хуснуллович; Поляков Дмитрий Борисович; Шаймарданов Рамиль Фаритович
Priority date: 1997-03-04
Filing date: 1997-03-04
Publication date: 2000-10-27

Abstract

FIELD: oil producing industry; applicable in pressure control in well flow of liquid or gas at wellhead. SUBSTANCE: wellhead pressure controller includes body with bellows chamber, rod and seat. Inlet channels are communicated with upper point of tubings and outlet channels are communicated with system of oil gathering system. Flow area of inlet channels is larger than total cross-section area of outlet channels. Rated pressure is attained in upper point of tubings. Bellows chamber contracts and seat flow area opens, and well fluid outflows. EFFECT: higher efficiency of device operation. 2 dwg

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к технике добычи нефти и газа, и может быть применено для управления давлением в скважинном потоке жидкости или газа на устье скважины. The invention relates to the oil industry, in particular to the technique of oil and gas production, and can be used to control the pressure in the borehole fluid or gas stream at the wellhead.

Известны устройства "Газлифтные клапана серии Г (2Г-25; 3Г-25 и т.д.)" [1] , состоящие из корпуса с установленными внутри него сильфонной камеры со штоком, седла с уплотнительными элементами, входных и выходных каналов, расположенных на корпусе. Known devices "Gas-lift valve series G (2G-25; 3G-25, etc.)" [1], consisting of a housing with a bellows chamber with a rod installed inside it, seats with sealing elements, input and output channels located on case.

Конструкция этих устройств не позволяет выдерживать определенный перепад давления, а давления открытия и закрытия у них равны. The design of these devices does not allow to withstand a certain pressure drop, and the opening and closing pressures are equal.

Известен используемый в системе для автоматического контроля и управления эксплуатационной скважиной управляющий клапан [2]. В известном устройстве содержится корпус с установленными внутри него седлом и исполнительным механизмом в виде сильфонной камеры со штоком. Расположенные на корпусе входные каналы соединены с верхней точкой насосно-компрессорных труб, а выходные каналы соединены с системой нефтесбора. Known used in the system for automatic control and management of a production well control valve [2]. The known device contains a housing with a saddle installed inside it and an actuator in the form of a bellows chamber with a rod. The input channels located on the housing are connected to the upper point of the tubing, and the output channels are connected to the oil recovery system.

Данное устройство также не поддерживает перепад давления. This device also does not support differential pressure.

Целью изобретения является повышение эффективности работы устройства за счет создания расчетного перепада давления между давлениями открытия и закрытия. The aim of the invention is to increase the efficiency of the device by creating a calculated pressure difference between the opening and closing pressures.

Поставленная цель достигается за счет следующего технического решения: суммарная площадь поперечного сечения выходных каналов равна (или меньше) площади проходного сечения седла, а суммарная площадь поперечного сечения входных каналов больше суммарной площади поперечного сечения выходных каналов, что позволяет, после открытия устьевого регулятора давления, давление, действующее на шток, передавать на эффективную площадь сильфонной камеры, таким образом увеличивается продолжительность цикла работы скважины и осуществляется более глубокая депрессия на призабойную зону скважины. This goal is achieved due to the following technical solution: the total cross-sectional area of the output channels is equal to (or less) the saddle passage area, and the total cross-sectional area of the input channels is larger than the total cross-sectional area of the output channels, which allows, after opening the wellhead pressure regulator, pressure acting on the rod, transfer to the effective area of the bellows chamber, thus increasing the duration of the well cycle and more miserable depression on the bottomhole zone of the well.

Взаимозависимость площадей сечений описывается следующим отношением:
S1 > Sc > S2,
где S1 - площадь сечения входных каналов;
S2 - площадь сечения выходных каналов;
Sс - площадь проходного сечения седла.The interdependence of the cross-sectional areas is described by the following relation:
S1>Sc> S2,
where S1 is the cross-sectional area of the input channels;
S2 is the cross-sectional area of the output channels;
Sс is the area of the passage section of the saddle.

На фиг. 1 и 2 представлены общий вид устьевого регулятора давления в закрытом и открытом состоянии. In FIG. 1 and 2 show a general view of the wellhead pressure regulator in closed and open state.

Устьевой регулятор давления содержит корпус 1 с входными 2 и выходными 3 каналами. В корпусе 1 установлены сильфонная камера 4 со штоком 5 и седло 6. The wellhead pressure regulator comprises a housing 1 with input 2 and output 3 channels. Housing 1 has a bellows chamber 4 with a stem 5 and a saddle 6.

Устьевой регулятор давления работает следующим образом. Wellhead pressure regulator operates as follows.

После зарядки сильфонной камеры 4 рабочим агентом, расчетным давлением и его установки на устьевой фонтанной арматуре скважины на пути транспорта скважинной жидкости от скважины до групповой замерной установки, проходное сечение седла 6 перекрыто штоком 5 и давление жидкости или газа в верхней точке насосно-компрессорных труб Р_тр. через фонтанную арматуру, входные каналы 2 корпуса 1 и проходного отверстия седла 6 действует на шток 5 сильфонной камеры 4, а на сильфонную камеру 4 действует давление в системе нефтесбора Р_л. При достижении расчетного давления в верхней точке насосно-компрессорных труб Р_тр. сильфонная камера 4 сжимается, поднимая за собой шток 5, открывается проходное отверстие седла 6 и за счет разности площадей выходных каналов 3 и проходного сечения седла 6 давление в полости устьевого регулятора становится равным давлению в верхней точке насосно-компрессорных труб P_тр. и уже это давление действует на эффективную площадь сильфонной камеры. Тем самым создает перепад давления между давлением открытия и закрытия. Через устьевой регулятор давления происходит истечение скважинной жидкости или газа до тех пор, пока давление в верхней точке насосно-компрессорных труб не снизится до расчетного, при этом шток 5 сильфонной камеры 4 садится на седло 6, перекрывая его проходное сечение, после чего движение жидкости или газа прекращается. После закрытия устьевого регулятора давления скважина находится в накоплении, при достижении давления в верхней точке насосно-компрессорных труб P_тр. до расчетного, цикл повторяется.After charging the bellows chamber 4 with a working agent, the design pressure and installing it on the wellhead gushing in the well in the path of transporting the well fluid from the well to the group metering unit, the passage section of the seat 6 is closed by the stem 5 and the liquid or gas pressure at the upper point of the tubing P _tr through the fountain fittings, the inlet channels 2 of the housing 1 and the bore of the saddle 6 act on the rod 5 of the bellows chamber 4, and the pressure in the oil collection system R _l acts on the bellows chamber 4. Upon reaching the design pressure at the upper point of the tubing R _tr. the bellows chamber 4 is compressed, lifting the stem 5 behind it, the passage opening of the seat 6 is opened and due to the difference in the area of the output channels 3 and the passage section of the seat 6, the pressure in the cavity of the wellhead regulator becomes equal to the pressure at the upper point of the tubing P _tr . and already this pressure acts on the effective area of the bellows chamber. This creates a pressure differential between the opening and closing pressures. The well fluid or gas flows through the wellhead pressure regulator until the pressure at the upper point of the tubing decreases to the design pressure, while the rod 5 of the bellows chamber 4 sits on the seat 6, blocking its flow area, after which the fluid moves or gas stops. After closing the wellhead pressure regulator, the well is accumulated, when the pressure at the upper point of the tubing P _tr. until calculated, the cycle repeats.

Баланс сил, действующих на сильфонную камеру и процесс работы устьевого регулятора давления в закрытом и открытом состоянии, описывается следующими уравнениями:
1. При закрытом состоянии
P_з.с. • S_эф.с. > P_л. (S_эф.с. - S_с) + P_тр.х S_с.The balance of forces acting on the bellows chamber and the operation of the wellhead pressure regulator in the closed and open state is described by the following equations:
1. When closed
P _s.s. • S _eff. > P _l (S _{eff. S.} - S _s ) + P _tr.x S _s .

2. При открытом состоянии
P_зс • S_эф.с. < P_тр.х. S_эф.с
Отсюда перепад давления определяется величиной давления зарядки сильфонной камеры P_з.с.
P=P_тр. - P_з.с.
где P_з.с. - давление зарядке сильфонной камеры рабочим агентом;
S_эф. - эффективная площадь сильфонной камеры;
P_л - давление в линии нефтесбора от скважины до групповой замерной установки;
S_с - площадь проходного сечения седла;
P_тр. - давление в верхней точке насосно-компрессорных труб.2. When open
P _ss • S _eff. <P _trx S _eff.s
Hence the pressure drop is determined by the charging pressure of the bellows chamber P _s.s.
P = P _Tr - P _s.s.
where P _z.s. - pressure charging the bellows chamber by a working agent;
S _eff. - effective area of the bellows chamber;
P _l - pressure in the oil recovery line from the well to the group metering unit;
S _with - the area of the passage of the saddle;
P _tr - pressure at the upper point of the tubing.

С применением изобретения появляется возможность регулирования темпов отбора жидкости или газа из скважины, а также автоматического включения в работу периодически работающих скважин. With the application of the invention, it becomes possible to control the rate of selection of liquid or gas from the well, as well as automatically include intermittent wells.

Источники информации
1. Каталог "Оборудование для газлифтной эксплуатации нефтяных скважин", издание ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, М., 1987 г., с. 13-15.Sources of information
1. Catalog "Equipment for gas-lift operation of oil wells", TsINTIHIMNEFTEMASH publication, M., 1987, p. 13-15.

2. Патент США N 3863714, кл. E 21 B 43/00, 1975. 2. US patent N 3863714, CL. E 21 B 43/00, 1975.

Claims

Wellhead pressure regulator comprising a housing with a bellows chamber installed inside it with a stem, a saddle, input channels located on the housing connected to the upper point of the tubing, and output channels connected to the oil collection system, characterized in that the bellows chamber with a stem and the saddle is made in such a way that the total cross-sectional area of the output channels of the housing is equal to or less than the area of the passage section of the saddle, and the total cross-sectional area of the input channels of the housing is greater than mmarnoy cross sectional area of the output channels.