RU220555U1

RU220555U1 - INFLOW CONTROL VALVE

Info

Publication number: RU220555U1
Application number: RU2023115683U
Authority: RU
Inventors: Богдан Николаевич Власов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "НАУЧНО ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ КОМПАНИЯ "ФИЛЬТР"
Filing date: 2023-06-15
Publication date: 2023-09-21

Abstract

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к скважинным насосным установкам. Скважинная насосная установка с очисткой обратной промывкой содержит скважинный насос, песочный фильтр с якорем, состоящим из патрубка с пакером, расположенным внутри обратным клапаном и присоединенным снизу песочным фильтром с контейнером. Якорь ниже выхода, но выше пакера снаружи снабжен тарелкой для осаждения сверху песка из жидкости. Между обратным клапаном выше пакера и входом насоса расположен циркуляционный импульсный клапан, состоящий из цилиндра с поджимаемым пружиной в верхнее транспортное положение коаксиальным поршнем с верхним штоком, которые оснащены общим осевым каналом для притока жидкости из подпакерного пространства скважины к насосу. Шток оснащен как минимум одним боковым отверстием. Цилиндр оснащен ступенчатым осевым сквозным цилиндрическим отверстием. Нижний цилиндр большого диметра оснащен сверху как минимум одним радиальным отверстием, располагаемым выше поршня. Верхний цилиндр выполнен с возможностью взаимодействия со штоком, перекрытия бокового отверстия в транспортном положении и открытия отверстия при перемещении поршня со штоком в нижнее рабочее положение с сообщением боковых и радиальных отверстий. Суммарная площадь поперечного сечения как боковых отверстий, так и радиальных отверстий позволяет создать импульсный поток жидкости со средней скоростью выше скорости осаждения разрушаемых механический примесей и/или асфальтомолотопарафиновых отложений. Усилие пружины выбирается исходя из удержания в транспортном положении поршня и штока при наполненном до устья жидкостью затрубья лифтовых труб при работающем насосе и обеспечения необходимой частоты пульсаций жидкости при обратной промывке. Достигается технический результат – повышение эффективности обратной промывки за счет обеспечения импульсного режима прохождения потока технологической промывочной жидкости через скважинный насос. 2 ил. The utility model relates to the oil and gas industry, namely to borehole pumping units. A downhole pumping installation with cleaning by backflushing contains a downhole pump, a sand filter with an anchor consisting of a branch pipe with a packer, a check valve located inside and a sand filter with a container attached at the bottom. The anchor below the outlet, but above the packer, is equipped with a plate on the outside for sedimenting sand from the liquid on top. Between the check valve above the packer and the pump inlet there is a circulation pulse valve, consisting of a cylinder with a coaxial piston pressed to the upper transport position by a spring with an upper rod, which are equipped with a common axial channel for the flow of fluid from the sub-packer space of the well to the pump. The stem is equipped with at least one side hole. The cylinder is equipped with a stepped axial through cylindrical hole. The lower cylinder of large diameter is equipped on top with at least one radial hole located above the piston. The upper cylinder is configured to interact with the rod, block the side hole in the transport position and open the hole when the piston with the rod moves to the lower working position with communication between the side and radial holes. The total cross-sectional area of both the side holes and the radial holes makes it possible to create a pulsed flow of liquid with an average speed higher than the deposition rate of destructible mechanical impurities and/or asphalt and paraffin deposits. The spring force is selected based on holding the piston and rod in the transport position when the annulus of the elevator pipes is filled to the mouth with liquid when the pump is running and ensuring the required frequency of liquid pulsations during backwashing. A technical result is achieved - increasing the efficiency of backflushing by providing a pulse mode for the flow of process flushing fluid through the well pump. 2 ill.

Description

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

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 housing on which a cover is installed, equipped with an inlet hole in the main channel and an inlet hole in the bypass channel, made in the form of a tube, wound in a spiral around the production column, a movable disk , installed in the guide sleeve with the possibility of axial movement and blocking of the inlet hole into the main channel, a membrane, as well as a fitting equipped with a hole, while the entrance to the bypass channel tube and the outlet from the bypass channel tube are located sequentially along the axis of the production string.

Известный клапан устанавливают на внешнюю поверхность трубы и с колонной обсадных труб спускают в скважину. В процессе спуска в полость добывающей колонны под давлением нагнетают буровой раствор. Конструкцией известного устройства предусмотрено постоянное сообщение внутренней полости добывающей колонны с затрубным пространством. Сообщение с затрубным пространством происходит через отверстие в штуцере, полость корпуса, а также основной и обводной каналы. Таким образом, часть бурового раствора, подаваемого под давлением в полость добывающей колонны при осуществлении ее спуска, поступает в затрубное пространство. Нерегламентированная утечка бурового раствора под большим давлением, помимо потери контроля над технологическими параметрами производимой операции, может привести к неконтролируемому разрушению стенок скважины, сопровождаемому отколом породы и блокировкой колонны.A known valve is installed on the outer surface of the pipe and lowered into the well with a string of casing pipes. During the descent process, drilling fluid is injected under pressure into the cavity of the production string. The design of the known device provides for constant communication between the internal cavity of the production string and the annulus. Communication with the annulus occurs through the hole in the fitting, the body cavity, as well as the main and bypass channels. Thus, part of the drilling fluid supplied under pressure into the cavity of the production string during its descent enters the annulus. Unregulated leakage of drilling fluid under high pressure, in addition to loss of control over the technological parameters of the operation, can lead to uncontrolled destruction of the well walls, accompanied by rock spalling and blocking of the column.

Задачей заявляемого технического решения является создание клапана контроля притока, исключающего возможность нерегламентированного сообщения внутренней полости монтируемой добывающей колонны с затрубным пространством.The objective of the proposed technical solution is to create an inflow control valve that eliminates the possibility of unregulated communication between the internal cavity of the mounted production string and the annulus.

Поставленная задача решена за счет клапана контроля притока, содержащего 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 несущей трубы, подвижный диск, установленный в направляющую втулку с возможностью осевого перемещения и перекрытия входного отверстия в основной канал, мембрану, при этом в донной части корпуса выполнено сливное отверстие, в которое установлена пробка, в верхней части которой выполнено глухое торцевое отверстие; пробка выполнена цилиндрической, а на ее внешней боковой поверхности выполнено кольцеобразное углубление; пробка выполнена из алюминиевого сплава Д16Т.The problem is solved by an inflow control valve containing a housing on which a cover is installed, equipped with an inlet into the main channel and an inlet into the bypass channel, made in the form of a tube, spirally wound around the carrier pipe, a movable disk installed in a guide sleeve with the possibility of axial movement and blocking of the inlet hole into the main channel, the membrane, while in the bottom part of the body there is a drain hole into which a plug is installed, in the upper part of which there is a blind end hole; the plug is made cylindrical, and on its outer side surface there is a ring-shaped recess; The plug is made of aluminum alloy D16T.

Суть технического решения иллюстрирована чертежами, где The essence of the technical solution is illustrated by drawings, where

на фиг. 1 - клапан контроля притока, вид сверху; in fig. 1 - inflow control valve, top view;

на фиг. 2 - поперечный разрез клапана контроля притока.in fig. 2 - cross 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, пробка 11, подставка 12, вход 13 в трубку обводного канала, выход 14 из трубки обводного канала, глухое отверстие 15, кольцеообразное углубление 16.In fig. 1 and fig. 2 shows: inflow control valve 1, body 2, cover 3, main channel 4, inlet 5 into the main channel, bypass channel 6, inlet 7 into the bypass channel, movable disk 8, guide bushing 9, membrane 10, plug 11, stand 12, inlet 13 into the bypass channel tube, outlet 14 from the bypass channel tube, blind hole 15, ring-shaped recess 16.

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

Клапан 1 контроля притока содержит корпус 2, внутри которого расположены: направляющая втулка 9, мембрана 10, подвижный диск 8 и подставка 12 под мембрану 10. В донной части корпуса 2 выполнено сливное отверстие, 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. В сливное отверстие, выполненное в донной части корпуса 2, установлена пробка 11. Пробка 11 выполнена в виде цельной неразъемной детали, имеющей преимущественно цилиндрическую форму. Пробка 11, в своей верхней части, содержит глухое осевое отверстие 15. Отверстие 15 выполнено сообщающимся с полостью корпуса 2. Пробка 11 установлена в сливное отверстие любым известным из уровня техники способом, обеспечивающим герметичность соединения, например, посадкой с натягом, посредством закатки, резьбового соединения и прочих. Опционально, на внешней поверхности цилиндрической пробки 11 выполнено кольцеобразное углубление 16. Кольцеобразное углубление 16 расположено в полости трубы добывающей колонны, в плоскости, ориентированной перпендикулярно оси пробки 11. Плоскость, в которой расположено углубление 16, пересекает глухое осевое отверстие 15. Опционально, пробка 11 выполнена из алюминиевого сплава Д16Т.The inflow control valve 1 contains a housing 2, inside of which there are: a guide sleeve 9, a membrane 10, a movable disk 8 and a stand 12 for the membrane 10. In the bottom part of the housing 2 there is a drain hole that connects the bypass channel 6 with the internal cavity of the production string. A stand 12 is installed in the lower part of the housing 2. On the upper surface of the stand 12, in contact with the membrane 10, there is a system of channels. The channel 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 installed in such a way that its lower surface is in contact with the upper surface of the stand 12. The membrane 10 is made of an elastic material, for example, rubber. The membrane 10 is made in a shape that allows, with a calculated pressure drop between the flows it shares, bending in the direction from the column axis, to carry out axial movement of the movable disk 8. The membrane 10 is fixed in the housing 2 of the inflow control valve 1 by pressing it against the upper surface of the internal protrusion in the housing 2. Pressing is carried out by means of a guide sleeve 9. The guide sleeve 9 is made with the ability to accommodate a movable disk 8 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. The cover 3 is equipped with an inlet 5 into the main channel 4 and an inlet 7 into the bypass channel 6. The movable disk 8 in its uppermost position covers 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 column. A plug 11 is installed in the drain hole made in the bottom part of the housing 2. The plug 11 is made in the form of a solid one-piece part, having a predominantly cylindrical shape. The plug 11, in its upper part, contains a blind axial hole 15. The hole 15 is made in communication with the cavity of the housing 2. The plug 11 is installed in the drain hole by any method known from the prior art, ensuring the tightness of the connection, for example, by an interference fit, by rolling, threaded connections and others. Optionally, an annular recess 16 is made on the outer surface of the cylindrical plug 11. The annular recess 16 is located in the cavity of the production string pipe, in a plane oriented perpendicular to the axis of the plug 11. The plane in which the recess 16 is located intersects the blind axial hole 15. Optionally, the plug 11 made of aluminum alloy D16T.

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. Клапан 1 устанавливают на боковую поверхность трубы и с колонной обсадных труб спускают в скважину. После окончания монтажа добывающей колонны осуществляют срезание пробок 11. Срезание пробок 11 осуществляют любым известным из уровня техники способом, например, при помощи забойного двигателя с лопастным долотом или фрезером. Срезание пробок 11 производят в области кольцеобразных углублений 16, что, в совокупности с физико-механическими характеристиками дюралевого сплава Д16Т, позволяет осуществлять процедуру срезания пробок 11 с минимальными усилиями и затратами энергии. В результате срезания пробки 11, торцевое отверстие 15 сообщает внутреннюю полость добывающей колонны с затрубным пространством через полость корпуса 2 и основной 4, и обводной 6, каналы.Inflow control valve 1 operates, as a rule, as part of an array of well valves installed on the outer surface of the production string. Valve 1 is installed on the side surface of the pipe and lowered into the well with a string of casing pipes. After installation of the production string is completed, the plugs 11 are cut off. The plugs 11 are cut off using any method known from the prior art, for example, using a downhole motor with a blade bit or a milling cutter. The plugs 11 are cut off in the area of the ring-shaped recesses 16, which, together with the physical and mechanical characteristics of the D16T duralumin alloy, allows the procedure for cutting the plugs 11 to be carried out with minimal effort and energy consumption. As a result of cutting off the plug 11, the end hole 15 communicates the internal cavity of the production string with the annulus through the cavity of the housing 2 and the main 4 and bypass 6 channels.

После срезания пробок 11 создают перепад давления, и 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.After cutting off the plugs 11, a pressure difference is created, and the formation fluid begins to flow through the inlet openings 5 and 7 into the channels 4 and 6, respectively. The main volume of formation 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 through a tube wound in a spiral 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 the predominant volume in the composition of the extracted fraction is oil, the pressure difference between the 10 flows separated by the membrane does not exceed the threshold value and the movable disk 8 does not block the inlet 5. If, however, a fraction with a significantly smaller fraction begins to flow into the bypass channel viscosity than oil, for example water or gas, the pressure difference reaches a threshold at which the membrane 10 bends in the direction of the inlet 5, moving towards it the movable disk 8, which closes the main channel 4. Thus, when taking unwanted fluids from the well , the main channel 4 is blocked, which, as a consequence, reduces the content of undesirable impurities in the total volume of produced fluid.

Применение в составе клапана 1 пробки 11, установленной в сливное отверстие, позволяет исключить возможность нерегламентированного сообщения внутренней полости добывающей колонны с затрубным пространством через клапан 1 контроля притока. Использование для изготовления пробки 11 алюминиевого сплава Д16Т, хорошо поддающегося механической обработке, в совокупности с выполнением на внешней поверхности пробки 11 кольцеобразного углубления 16, позволяет, после завершения спуска добывающей колонны, осуществлять срезание пробки 11 любым стандартным, известным из уровня техники способом.The use of a plug 11 in the valve 1, installed in the drain hole, eliminates the possibility of unregulated communication between the internal cavity of the production string and the annulus through the inflow control valve 1. The use of aluminum alloy D16T, which is easily machined, for the manufacture of plug 11, in combination with the formation of a ring-shaped recess 16 on the outer surface of plug 11, allows, after completion of the descent of the production string, to cut plug 11 by any standard method known from the prior art.

Техническим результатом заявленного технического решения является исключение возможности сообщения внутренней полости добывающей колонны с затрубным пространством через полость корпуса клапана контроля притока ранее осуществления операции срезания пробок. Технический результат достигается за счет клапана контроля притока, содержащего 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 несущей трубы, подвижный диск, установленный в направляющую втулку с возможностью осевого перемещения и перекрытия входного отверстия в основной канал, мембрану, при этом в донной части корпуса выполнено сливное отверстие, в которое установлена пробка, в верхней части которой выполнено глухое торцевое отверстие; пробка выполнена цилиндрической, а на ее внешней боковой поверхности выполнено кольцеобразное углубление; пробка выполнена из алюминиевого сплава Д16Т.The technical result of the claimed technical solution is to eliminate the possibility of communication between the internal cavity of the production string and the annulus through the cavity of the inflow control valve body before performing the plug cutting operation. The technical result is achieved due to an inflow control valve containing a housing on which a cover is installed, equipped with an inlet into the main channel and an inlet into the bypass channel, made in the form of a tube, spirally wound around the carrier pipe, a movable disk installed in a guide sleeve with the possibility of axial movement and blocking of the inlet hole into the main channel, the membrane, while in the bottom part of the body there is a drain hole into which a plug is installed, in the upper part of which there is a blind end hole; the plug is made cylindrical, and on its outer side surface there is a ring-shaped recess; The plug is made of aluminum alloy D16T.

Claims

1. An inflow control valve, containing a housing on which a cover is installed, equipped with an inlet hole in the main channel and an inlet hole in the bypass channel, made in the form of a tube wound in a spiral around the carrier pipe, a movable disk installed in a guide bushing with the possibility of axial movement and covering the inlet to the main channel, the membrane, while in the bottom part of the body there is a drain hole into which a plug is installed, in the upper part of which there is a blind end hole.

2. The inflow control valve according to claim 1, characterized in that the plug is cylindrical, and on its outer side surface there is a ring-shaped recess.

3. The inflow control valve according to claim 1, characterized in that the plug is made of D16T aluminum alloy.