RU218149U1

RU218149U1 - INFLOW CONTROL VALVE

Info

Publication number: RU218149U1
Application number: RU2023105520U
Authority: RU
Inventors: Богдан Николаевич Власов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "НАУЧНО ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ КОМПАНИЯ "ФИЛЬТР"
Filing date: 2023-03-10
Publication date: 2023-05-12

Abstract

Полезная модель относится к нефтяной промышленности, в частности к оборудованию для эксплуатации нефтяных скважин, и может быть использована для регулирования потока текучей среды. Клапан контроля притока содержит корпус, крышку, снабженную входным отверстием в основной канал и входным отверстием в обводной канал, выполненный в форме трубки, завитой по спирали вокруг добывающей колонны. В нижней части корпуса установлена подставка под мембрану, прижимаемую направляющей втулкой к внутреннему выступу в корпусе. На верхней, контактирующей с мембраной поверхности подставки выполнена система каналов, сообщающаяся с обводным каналом. Подвижный диск установлен в направляющую втулку с возможностью осевого перемещения и перекрытия входного отверстия в основной канал. Штуцер снабжен сливным отверстием, которое сообщает обводной канал с внутренней полостью добывающей колонны. Концы трубки обводного канала соединены с корпусом посредством уплотненных по наружной поверхности бобышек, прижатых к корпусу при помощи прижимной пластины. Достигается технический результат – обеспечение сохранности геометрических характеристик обводного канала клапана контроля притока. 2 ил.

The utility model relates to the oil industry, in particular to equipment for the operation of oil wells, and can be used to control the flow of a fluid medium. The inflow control valve comprises a body, a cover provided with an inlet to the main channel and an inlet to the bypass channel, made in the form of a tube wound in a spiral around the production string. In the lower part of the housing there is a stand for the membrane, which is pressed by the guide bushing against the inner ledge in the housing. On the upper surface of the stand in contact with the membrane there is a system of channels communicating with the bypass channel. The movable disc is installed in the guide sleeve with the possibility of axial movement and blocking the inlet to the main channel. The fitting is provided with a drain hole that communicates the bypass channel with the internal cavity of the production string. The ends of the tube of the bypass channel are connected to the body by means of bosses sealed on the outer surface, pressed against the body by means of a pressure plate. A technical result is achieved - ensuring the safety of the geometric characteristics of the bypass channel of the inflow control valve. 2 ill.

Description

Полезная модель относится к нефтяной промышленности, в частности к оборудованию для эксплуатации нефтяных скважин, и может быть использована для регулирования потока текучей среды, в частности пластового флюида, вдоль ствола скважины, а также обеспечения переменной сопротивляемости потоку различных желательных и нежелательных текучих сред в составе текучей композиции.The utility model relates to the oil industry, in particular to equipment for the operation of oil wells, and can be used to control the flow of a fluid, in particular formation fluid, along the wellbore, as well as provide variable resistance to the flow of various desired and undesirable fluids in the composition of the fluid compositions.

Наиболее близким по технической сути является «КЛАПАН КОНТРОЛЯ ПРИТОКА» по патенту на полезную модель RU №208553, опубл. 23.12.2021, МПК E21B 34/08, E21B 43/12, содержащий корпус, на который установлена крышка, снабженная входным отверстием в основной канал и входным отверстием в обводной канал, выполненный в форме трубки, завитой по спирали вокруг добывающей колонны, подвижный диск, установленный в направляющую втулку с возможностью осевого перемещения и перекрытия входного отверстия в основной канал, мембрану, а также штуцер, снабженный отверстием, при этом вход в трубку обводного канала и выход из трубки обводного канала расположены последовательно вдоль оси добывающей колонны. The closest in technical essence is the "INFLOW CONTROL VALVE" according to the utility model patent RU No. 208553, publ. 12/23/2021, IPC E21B 34/08, E21B 43/12, containing a body on which a cover is installed, provided with an inlet to the main channel and an inlet to the bypass channel, made in the form of a tube spirally wound around the production string, a movable disk , installed in the guide sleeve with the possibility of axial movement and blocking the inlet to the main channel, the membrane, as well as the fitting provided with a hole, while the inlet to the bypass channel tube and the outlet from the bypass channel tube are located sequentially along the axis of the production string.

Принцип работы известного устройства основан на законе Бернулли, в частности на том факте, что менее вязкая жидкость, проходящая через канал, встречает меньшее гидравлическое сопротивление, чем жидкость более вязкая. Расчетные значения перепада давления, при которых инициируется смещение подвижного диска, вычисляются для ламинарного потока, проходящего через канал с постоянным сечением. В известном решении трубки обводного канала крепятся к корпусу посредством сварного соединения. В результате термического воздействия и межфазовых переходов в местах крепления трубки происходит изменение геометрических характеристик сечения обводного канала в районах входа и выхода из него. Таким образом, возникает риск существенного отклонения реальных параметров обводного канала от расчетных, что может привести к потере ламинарности проходящего через него потока. Отклонение фактических параметров от расчетных приводит к снижению эффективности работы устройства.The principle of operation of the known device is based on Bernoulli's law, in particular on the fact that a less viscous fluid passing through a channel encounters less hydraulic resistance than a more viscous fluid. The calculated pressure drop values at which displacement of the moving disk is initiated are calculated for laminar flow through a channel with a constant cross section. In the known solution, the tubes of the bypass channel are attached to the housing by means of a welded joint. As a result of thermal action and interphase transitions in the places where the tube is attached, the geometric characteristics of the cross section of the bypass channel change in the areas of its inlet and outlet. Thus, there is a risk of a significant deviation of the real parameters of the bypass channel from the calculated ones, which can lead to a loss of laminarity of the flow passing through it. The deviation of the actual parameters from the calculated ones leads to a decrease in the efficiency of the device.

Задачей заявляемого технического решения является обеспечение соответствия расчетных и фактических геометрических характеристик обводного канала клапана контроля притока.The objective of the proposed technical solution is to ensure compliance with the calculated and actual geometric characteristics of the bypass channel of the inflow control valve.

Поставленная задача решена за счет клапана контроля притока, содержащего входное отверстие в основной канал и входное отверстие в обводной канал, выполненный в форме трубки, завитой по спирали вокруг добывающей колонны, подвижный диск, установленный в направляющую втулку с возможностью осевого перемещения и перекрытия входного отверстия в основной канал, мембрану, а также штуцер, снабженный отверстием, при этом концы трубки обводного канала соединены с корпусом посредством уплотненных по наружной поверхности бобышек, прижатых к корпусу при помощи прижимной пластины.The problem is solved by the inflow control valve, containing the inlet to the main channel and the inlet to the bypass channel, made in the form of a tube spirally wound around the production string, a movable disk installed in the guide sleeve with the possibility of axial movement and blocking the inlet in the main channel, a membrane, and a fitting provided with a hole, while the ends of the tube of the bypass channel are connected to the body by means of bosses sealed on the outer surface, pressed against the body by means of a pressure plate.

Суть технического решения иллюстрирована чертежами, где на фиг. 1 – клапан контроля притока (вид сверху), на фиг. 2 – разрез клапана контроля притока.The essence of the technical solution is illustrated by drawings, where in Fig. 1 - inflow control valve (top view), in Fig. 2 – section of the inflow control valve.

На фиг. 1 и фиг. 2 изображены: клапан 1 контроля притока, корпус 2, крышка 3, основной канал 4, входное отверстие 5 в основной канал, обводной канал 6, входное отверстие 7 в обводной канал, подвижный диск 8, направляющая втулка 9, мембрана 10, штуцер 11, подставка 12, бобышка 13, прижимная пластина 14.In FIG. 1 and FIG. 2 shows: inflow control valve 1, housing 2, cover 3, main channel 4, inlet 5 to the main channel, bypass channel 6, inlet 7 to the bypass channel, movable disk 8, guide sleeve 9, membrane 10, fitting 11, stand 12, boss 13, pressure plate 14.

Клапан контроля притока выполнен следующим образом. The inflow control valve is made as follows.

Клапан 1 контроля притока содержит корпус 2, внутри которого расположены: направляющая втулка 9, мембрана 10, подвижный диск 8, подставка 12 под мембрану 10 и штуцер 11. Штуцер 11 снабжен сливным отверстием, которое сообщает обводной канал 6 с внутренней полостью добывающей колонны. В нижней части корпуса 2 установлена подставка 12. На верхней, контактирующей с мембраной 10, поверхности подставки 12 выполнена система каналов. Система каналов выполнена сообщающейся с обводным каналом 6 клапана 1 контроля притока. Выше подставки 12 в корпус 2 установлена мембрана. Мембрана 10 установлена таким образом, что ее нижняя поверхность контактирует с верхней поверхностью подставки 12. Мембрана 10 выполнена из эластичного материала, например, из резины. Мембрана 10 выполнена формой, позволяющей, при расчетном перепаде давления между разделяемыми ей потоками, выгибаясь в направлении от оси колонны, осуществлять осевое перемещение подвижного диска 8. Мембрана 10 закреплена в корпусе 2 клапана 1 контроля притока путем ее прижатия к верхней поверхности внутреннего выступа в корпусе 2. Прижатие осуществляется посредством направляющей втулки 9. Направляющая втулка 9 выполнена с возможностью размещения в ней подвижного диска 8 за счет выполнения внутренней полости втулки 9 большего размера, чем внешний размер диска 8. Подвижный диск 8 размещен в направляющей втулке 9 с возможностью своего осевого перемещения. На корпус 2 клапана 1 установлена крышка 3. Крышка 3 снабжена входным отверстием 5 в основной канал 4 и входным отверстием 7 в обводной канал 6. Подвижный диск 8 в своем крайнем верхнем положении перекрывает входное отверстие 5 в основной канал 4. Опционально входное отверстие 5 и подвижный диск 8 выполнены соосными. Клапан 1 контроля притока содержит обводной канал 6 выполненный в форме трубки, завитой по спирали вокруг добывающей колонны. На концах трубки установлены бобышки 13. Бобышки 13 установлены на концы трубок обводного канала 6 любым известным из уровня техники способом, не вносящим изменения в геометрические характеристики канала 6, например, посредством резьбового соединения. На внешней поверхности бобышки 13 выполнены две кольцеобразных проточки. В проточку, расположенную дальше от сопряженного с трубкой обводного канала 6 торца бобышки 13, установлен уплотнительный элемент. Уплотнительный элемент может быть выполнен из любого эластичного материала, например, резины. Уплотнительный элемент предназначен для обеспечения герметичности соединения обводного канала 6 с внутренней полостью корпуса 2. Бобышки 13 установлены в соответствующие отверстия в торце корпуса 2. Крепление бобышек 13 к корпусу 2 реализовано посредством прижимной пластины 14. Фигурная прижимная пластина 14 установлена в проточках, расположенных ближе к сопряженному с трубкой обводного канала 6 торца бобышки 13 и прижата к торцу корпуса 2 любым известным из уровня техники способом, например посредством резьбового соединения. The inflow control valve 1 contains a housing 2, inside which are located: a guide sleeve 9, a membrane 10, a movable disk 8, a stand 12 for the membrane 10 and a fitting 11. The fitting 11 is equipped with a drain hole that communicates the bypass channel 6 with the internal cavity of the production string. A support 12 is installed in the lower part of the housing 2. A system of channels is made on the upper surface of the support 12 in contact with the membrane 10. The duct system is made in communication with the bypass channel 6 of the inflow control valve 1. Above the stand 12, a membrane is installed in the housing 2. The membrane 10 is mounted so that its lower surface is in contact with the upper surface of the support 12. The membrane 10 is made of an elastic material, such as rubber. Membrane 10 is made in a shape that allows, at the estimated pressure drop between the flows it separates, to bend in the direction from the axis of the column, to carry out axial movement of the movable disk 8. Membrane 10 is fixed in the body 2 of the inflow control valve 1 by pressing it against the upper surface of the inner protrusion in the body 2. Pressing is carried out by means of the guide sleeve 9. The guide sleeve 9 is made with the possibility of placing a movable disk 8 in it due to the internal cavity of the sleeve 9 being larger than the outer size of the disk 8. The movable disk 8 is placed in the guide sleeve 9 with the possibility of its axial movement . A cover 3 is installed on the body 2 of the valve 1. Cover 3 is provided with an inlet 5 into the main channel 4 and an inlet 7 into the bypass channel 6. The movable disk 8 in its extreme upper position blocks the inlet 5 into the main channel 4. Optionally, the inlet 5 and the movable disk 8 is made coaxial. The inflow control valve 1 contains a bypass channel 6 made in the form of a tube wound in a spiral around the production string. Bosses 13 are installed at the ends of the tube. Bosses 13 are installed on the ends of the tubes of the bypass channel 6 by any method known from the prior art that does not change the geometric characteristics of the channel 6, for example, by means of a threaded connection. On the outer surface of the boss 13, two annular grooves are made. A sealing element is installed in the groove located farther from the end face of the boss 13 coupled with the bypass channel 6 tube. The sealing element can be made of any elastic material, such as rubber. The sealing element is designed to ensure the tightness of the connection of the bypass channel 6 with the internal cavity of the housing 2. The bosses 13 are installed in the corresponding holes in the end face of the housing 2. The bosses 13 are attached to the housing 2 by means of a pressure plate 14. conjugated with the tube of the bypass channel 6 of the end of the boss 13 and pressed against the end of the housing 2 by any method known from the prior art, for example, by means of a threaded connection.

Клапан контроля притока используют следующим образом.The inflow control valve is used as follows.

Клапан 1 контроля притока работает, как правило, в составе массива скважинных клапанов установленных на внешней поверхности добывающей колонны. При создании перепада давления пластовый флюид начинает поступать через входные отверстия 5 и 7 в каналы 4 и 6 соответственно. Основной объем пластовой жидкости поступает в добывающую колонну через основной канал 4. Часть общего потока флюида перемещается по обводному каналу 6 и, после прохождения трубки, завитой по спирали вокруг добывающей колонны, попадает в систему каналов, выполненную на верхней, контактирующей с мембраной 10, поверхности подставки 12. В том случае, если преобладающим объемом в составе добываемой фракции обладает нефть – разница давлений между разделенными мембраной 10 потоками не превышает порогового значения и подвижный диск 8 не перекрывает входное отверстие 5. Если же в обводной канал начинает поступать фракция, обладающая значительно меньшей вязкостью, чем нефть, например, вода или газ, разница давления достигает порога, при котором мембрана 10 выгибается в направлении входного отверстия 5, перемещая к нему подвижный диск 8, который перекрывает основной канал 4. Таким образом, при заборе из скважины нежелательных текучих сред, основной канал 4 оказывается перекрытым, что, как следствие, сокращает содержание нежелательных примесей в общем объеме добытого флюида. The inflow control valve 1 operates, as a rule, as part of an array of downhole valves installed on the outer surface of the production string. When a pressure drop is created, formation fluid begins to flow through inlets 5 and 7 into channels 4 and 6, respectively. The main volume of reservoir fluid enters the production string through the main channel 4. Part of the total fluid flow moves through the bypass channel 6 and, after passing the tube, spirally wound around the production string, enters the channel system made on the upper surface in contact with the membrane 10 supports 12. In the event that oil has the predominant volume in the composition of the extracted fraction, the pressure difference between the flows separated by the membrane 10 does not exceed the threshold value and the movable disk 8 does not block the inlet 5. If, however, a fraction with a much lower viscosity than oil, for example, water or gas, the pressure difference reaches a threshold at which the membrane 10 bends towards the inlet 5, moving the movable disk 8 towards it, which blocks the main channel 4. Thus, when undesirable fluids are taken from the well , the main channel 4 is blocked, which, as a result, reduces the content of undesirable impurities in the total volume of the produced fluid.

Наличие уплотнительных элементов обеспечивает герметичность сообщения входного отверстия 7 с отверстием в штуцере 11. Прижатие бобышек 13 при помощи пластины 14 обеспечивает надежную фиксацию трубки обводного канала 6 относительно корпуса 2. Отсутствие межфазовых переходов в технологическом процессе соединения трубки обводного канала 6 с корпусом 2 гарантирует соответствие реальных и расчетных геометрических характеристик обводного канала 6.The presence of sealing elements ensures the tightness of the communication between the inlet 7 and the hole in the fitting 11. Pressing the bosses 13 with the help of the plate 14 ensures reliable fixation of the tube of the bypass channel 6 relative to the body 2. The absence of interphase transitions in the technological process of connecting the tube of the bypass channel 6 to the body 2 and calculated geometric characteristics of the bypass channel 6.

Техническим результатом заявленного технического решения является обеспечение сохранности геометрических характеристик обводного канала клапана контроля притока за счет клапана контроля притока, содержащего входное отверстие в основной канал и входное отверстие в обводной канал, выполненный в форме трубки, завитой по спирали вокруг добывающей колонны, подвижный диск, установленный в направляющую втулку с возможностью осевого перемещения и перекрытия входного отверстия в основной канал, мембрану, а также штуцер, снабженный отверстием, при этом концы трубки обводного канала соединены с корпусом посредством уплотненных по наружной поверхности бобышек, прижатых к корпусу при помощи прижимной пластины.The technical result of the claimed technical solution is to ensure the preservation of the geometric characteristics of the bypass channel of the inflow control valve due to the inflow control valve, containing the inlet to the main channel and the inlet to the bypass channel, made in the form of a tube spirally wound around the production string, a movable disk installed into the guide sleeve with the possibility of axial movement and blocking the inlet to the main channel, the membrane, and the fitting provided with a hole, while the ends of the tube of the bypass channel are connected to the body by means of bosses sealed on the outer surface, pressed to the body by means of a pressure plate.

Claims

An inflow control valve comprising a housing, a cover provided with an inlet to the main channel and an inlet to the bypass channel, made in the form of a tube wound in a spiral around the production string, in the lower part of the housing there is a support for the membrane, which is pressed by the guide sleeve to the inner ledge in body, on the upper surface of the stand in contact with the membrane there is a system of channels communicating with the bypass channel, a movable disk installed in the guide sleeve with the possibility of axial movement and blocking the inlet to the main channel, as well as a fitting equipped with a drain hole that communicates the bypass channel with the internal cavity of the production string, characterized in that the ends of the tube of the bypass channel are connected to the body by means of bosses sealed on the outer surface, pressed against the body by means of a pressure plate.