RU218515U1 - Клапан контроля притока - Google Patents

Abstract

Устройство относится к нефтяной промышленности, в частности к оборудованию для эксплуатации нефтяных скважин, и может быть использовано 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. Клапан контроля притока содержит корпус, крышку, входное отверстие в основной канал и входное отверстие 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, сообщающим обводной канал с внутренней полостью добывающей колонны. На крышку установлена вставка, содержащая входное отверстие, сообщающее основной канал с затрубным пространством. Вставка и подвижный диск выполнены из твердосплавного материала на основе карбида вольфрама. Достигается технический результат – повышение надежности клапана контроля притока. 2 ил.

Description

Устройство относится к нефтяной промышленности, в частности к оборудованию для эксплуатации нефтяных скважин, и может быть использовано 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.

Наиболее близким по технической сути является «КЛАПАН КОНТРОЛЯ ПРИТОКА» по патенту на полезную модель RU №208553, опубликован 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.

Эксплуатацию известного устройства 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. Основной поток добываемой среды направлен через входное отверстие в крышке корпуса в сторону подвижного диска, поэтому наибольшему эрозионному воздействию подвержены крышка устройства, в районе входного отверстия в основной канал, и обращенная к нему поверхность подвижного диска. В результате эрозионного износа, изменяются геометрические характеристики поверхности диска и отверстия в крышке. Увеличение площади проходного сечения входного отверстия в основной канал в крышке влечет за собой изменение интенсивности потока добываемой среды, отклоняя ее от расчетной. Отклонение фактических параметров от расчетных приводит к снижению эффективности работы устройства. В результате эрозионного износа подвижный диск может утратить возможность плотного перекрытия входного отверстия в основной канал, что так же снижает эффективность работы известного устройства. При продолжительной эксплуатации подвижный диск может быть разрушен, что повлечет за собой выход устройства из строя. Так как контроль состояния устройства 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 надежности клапана контроля притока.

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 входное отверстие в основной канал выполнено во вставке, при этом упомянутая вставка и подвижный диск выполнены из твердосплавного материала на основе карбида вольфрама.

Суть технического решения иллюстрирована чертежом, где на фиг. 1 – клапан контроля притока (вид сверху), на фиг. 2 – разрез клапана контроля притока.

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, вставка 13.

Клапан контроля притока выполнен следующим образом.

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. На крышку 3 установлена вставка 13. Вставка 13 установлена на крышку 3 любым известным из уровня техники способом, например, путем закатки края крышки 3 на внешнюю поверхность вставки 13. Вставка 13 снабжена входным отверстием 5, сообщающим основной канал 4 с затрубным пространством. Крышка 3 снабжена входным отверстием 7, сообщающим обводной канал 6 с затрубным пространством. 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. Вставка 13 и подвижный диск 8 изготовлены из твердосплавного материала на основе карбида вольфрама, например, из ВК8. Согласно ГОСТ 3882-74 сплав ВК8 представляет собой смесь зерен карбида вольфрама и кобальта, 92% и 8% соответственно. Вставку 13 и подвижный диск 8 изготавливают любым известным из уровня техники способом, например, путем спекания смеси порошков карбидов вольфрама и кобальта. Изделия из твердого сплава на основе карбида вольфрама обладают высокой износостойкостью, что снижает интенсивность коррозионного разрушения наиболее нагруженных элементов клапана 1 и увеличивает, таким образом, срок его службы. На основе данных, полученных при проведения стендовых испытаний, физико-механические характеристики сплава ВК8 были признаны удовлетворительными для обеспечения надежности функционирования вставки 13 и диска 8 на протяжении всего эксплуатационного периода. Опционально, штуцер 11 выполнен из твердосплавного материала на основе карбида вольфрама, например, из ВК8.

Клапан контроля притока используют следующим образом.

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.

Выполнение вставки 13 и подвижного диска 8 из твердосплавного материала на основе карбида 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 клапан 1 на высокой скорости, на форму наиболее нагруженных деталей, что значительным образом уменьшает вероятность их преждевременного выхода из строя. Уменьшение вероятности преждевременного выхода из строя вставки 13 и подвижного диска 8, и сохранение их расчетных характеристик на протяжении всего эксплуатационного периода повышают надежность клапана 1 контроля притока.

Техническим результатом заявленного технического решения является повышение надежности 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 входное отверстие в основной канал выполнено во вставке, при этом упомянутая вставка и подвижный диск выполнены из твердосплавного материала на основе карбида вольфрама.

Claims (1)

1. Клапан контроля притока, содержащий корпус, крышку, входное отверстие в основной канал и входное отверстие 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, установленный в направляющую втулку с возможностью осевого перемещения и перекрытия входного отверстия в основной канал, а также штуцер, снабженный сливным отверстием, которое сообщает обводной канал с внутренней полостью добывающей колонны, отличающийся тем, что на крышку установлена вставка, содержащая входное отверстие, сообщающее основной канал с затрубным пространством, при этом вставка и подвижный диск выполнены из твердосплавного материала на основе карбида вольфрама.

Images