RU2455459C1 - Downhole valve unit - Google Patents
Downhole valve unit Download PDFInfo
- Publication number
- RU2455459C1 RU2455459C1 RU2011100188/03A RU2011100188A RU2455459C1 RU 2455459 C1 RU2455459 C1 RU 2455459C1 RU 2011100188/03 A RU2011100188/03 A RU 2011100188/03A RU 2011100188 A RU2011100188 A RU 2011100188A RU 2455459 C1 RU2455459 C1 RU 2455459C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- spool
- stage
- housing
- piston
- annular
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Check Valves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к оборудованию скважин, оснащенных электропогружными насосами, и может быть использовано с целью повышения надежности, эффективности проведения технологических операций и расширения функциональных возможностей устройства.The invention relates to the oil and gas industry, in particular to the equipment of wells equipped with electric submersible pumps, and can be used to improve the reliability, efficiency of technological operations and expand the functionality of the device.
Известно скважинное клапанное устройство (см. описание изобретения к патенту 2150575, МПК Е21В 34/06 от 23.07.1998). Устройство содержит корпус с седлом и радиальными отверстиями и подвижную втулку с обратным клапаном. Кроме того, наружная поверхность верхней части подвижной втулки выполнена в виде усеченного конуса, которая с седлом корпуса образует клапанную пару, а обратный клапан с радиальными отверстиями и пробкой размещен во внутренней полости подвижной втулки и подпружинен относительно подвижной втулки. Подвижная втулка и обратный клапан выполнены с возможностью их перемещения до посадки подвижной втулки на седло корпуса и последующего открытия радиальных отверстий обратного клапана при повышении давления жидкости.Known downhole valve device (see the description of the invention to patent 2150575, IPC EV 34/06 from 07/23/1998). The device comprises a housing with a saddle and radial holes and a movable sleeve with a check valve. In addition, the outer surface of the upper part of the movable sleeve is made in the form of a truncated cone, which forms a valve pair with the housing seat, and a check valve with radial holes and a plug is placed in the inner cavity of the movable sleeve and is spring loaded relative to the movable sleeve. The movable sleeve and the check valve are arranged to move them until the movable sleeve fits on the saddle of the housing and the subsequent opening of the radial holes of the check valve with increasing fluid pressure.
Недостатком данного устройства является то, что предполагается производить слив жидкости с НКТ при каждой остановке скважины, а не только для проведения технологических операций, что вызывает необходимость использования дополнительных затрат энергии на заполнение жидкостью НКТ после остановки скважины.The disadvantage of this device is that it is supposed to drain the fluid from the tubing at each shutdown of the well, and not just for technological operations, which necessitates the use of additional energy costs to fill the tubing with fluid after the shutdown of the well.
Наиболее близким к достигаемому результату и по совокупности признаков является устройство - клапанный узел нагнетательного трубопровода скважинного насоса (см. описание изобретения к авторскому свидетельству №1435836, F04D 15/02 от 13.01.1987). Устройство содержит корпус с кольцевым выступом на внутренней поверхности, ниже которого в корпусе выполнены сливные каналы. Устройство содержит также подвижный в осевом направлении золотник, имеющий в верхней части хвостовик меньшего диаметра, причем золотник снабжен сквозным осевым каналом, в котором помещен обратный клапан, и установлен в корпусе с образованием кольцевой пусковой камеры. Пусковая камера сообщена с осевым каналом золотника посредством отверстий в нижней части хвостовика, а в верхней части последнего выполнены сливные окна, расположенные с возможностью сообщения со сливными каналами корпуса при крайнем нижнем положении золотника. В пусковой камере на хвостовике установлен аксиально-подвижный двухступенчатый поршень, при этом наружная поверхность нижней ступени большего диаметра уплотнена относительно внутренней поверхности корпуса, а верхняя ступень установлена с возможностью перекрытия сливных каналов корпуса при крайнем верхнем положении поршня.The closest to the achieved result and the combination of features is the device - the valve assembly of the injection pipeline of the well pump (see the description of the invention to copyright certificate No. 1435836, F04D 15/02 of 01/13/1987). The device comprises a housing with an annular protrusion on the inner surface, below which drain channels are made in the housing. The device also contains an axially movable spool having a shank of a smaller diameter in the upper part, the spool having a through axial channel in which the check valve is placed and installed in the housing to form an annular launch chamber. The launch chamber is in communication with the axial channel of the valve by means of holes in the lower part of the shank, and in the upper part of the latter there are drain windows arranged to communicate with the drain channels of the housing at the lowermost position of the valve. An axial-movable two-stage piston is installed in the launch chamber on the shank, while the outer surface of the lower stage of a larger diameter is sealed relative to the inner surface of the housing, and the upper stage is installed with the possibility of overlapping drain channels of the housing at the extreme upper position of the piston.
Недостатком данного устройства является то, что для проведения технологических операций необходимо создать повышение давления в затрубном пространстве и заполнение его жидкостью, а это может быть проблематично у скважин с низким пластовым давлением. Кроме того, при пуске насоса, золотник может опережать поршень, а это может привести к невозможности перевода поршня в крайнее верхнее положение и подачи жидкости на поверхность.The disadvantage of this device is that for technological operations it is necessary to create an increase in pressure in the annulus and fill it with liquid, and this can be problematic for wells with low reservoir pressure. In addition, when starting the pump, the spool can be ahead of the piston, and this can lead to the inability to move the piston to its highest position and supply fluid to the surface.
Заявленным изобретением решается задача открытия устройством сообщения полости НКТ и затрубного пространства созданием импульса давления в насосно-компрессорных трубах (НКТ) для проведения более эффективных технологических операций и повышения надежности работы устройства, а также увеличения его функциональных возможностей.The claimed invention solves the problem of opening the tubing cavity and annular space by the device by creating a pressure pulse in the tubing to conduct more efficient technological operations and increase the reliability of the device, as well as increase its functionality.
Поставленная задача решена тем, что в устройстве, содержащем корпус с кольцевым выступом на внутренней поверхности, ниже которого в корпусе выполнены сливные каналы, подвижный в осевом направлении золотник, имеющий верхний хвостовик меньшего диаметра, в верхней части которого выполнены сливные окна и установлен ограничительный бурт, причем золотник снабжен сквозным осевым каналом, в котором размещен обратный клапан, и установлен в корпусе с образованием кольцевой пусковой камеры, в которой на верхнем хвостовике установлен аксиально-подвижный двухступенчатый поршень, кроме того, кольцевая пусковая камера сообщена с осевым каналом золотника посредством отверстий в нижней части верхнего хвостовика, при этом наружная поверхность нижней ступени большего диаметра уплотнена относительно внутренней поверхности корпуса, а верхняя ступень установлена с возможностью перекрытия сливных каналов корпуса при крайнем верхнем положении поршня. Согласно заявленному изобретению в нижней части золотника установлен нижний хвостовик меньшего диаметра, в верхней части верхнего хвостовика золотника в осевом канале установлен предохранительный клапан, на верхней ступени аксиально-подвижного двухступенчатого поршня установлен полый цилиндр, в стенках которого размещены цанги и сливные окна, причем полый цилиндр жестко соединен и совмещен наружной стороной с верхней ступенью поршня, а на внутренней стороне верхняя ступень аксиально-подвижного двухступенчатого поршня образует кольцевой посадочный выступ, кроме того, нижний хвостовик золотника уплотнен относительно корпуса, а верхняя ступень аксиально-подвижного двухступенчатого поршня уплотнена относительно кольцевого выступа корпуса, причем ограничительный бурт выполнен с возможностью герметичной посадки на кольцевой посадочный выступ верхней ступени аксиально-подвижного двухступенчатого поршня, а цанги установлены с возможностью взаимодействия с кольцевым выступом корпуса и с ограничительным буртом, причем площадь, ограниченная уплотненными сторонами ступеней аксиально-подвижного двухступенчатого поршня, выполнена с возможностью превышения площади, ограниченной наружным диаметром нижнего хвостовика золотника.The problem is solved in that in a device comprising a housing with an annular protrusion on the inner surface, below which drain channels are made in the housing, an axially movable spool having an upper shank of a smaller diameter, drain windows are made in the upper part and a restriction collar is installed, moreover, the spool is provided with a through axial channel in which the check valve is placed, and is installed in the housing with the formation of an annular launch chamber, in which an axial a movable two-stage piston, in addition, the annular launch chamber is in communication with the axial channel of the spool through holes in the lower part of the upper shank, while the outer surface of the lower stage of a larger diameter is sealed relative to the inner surface of the housing, and the upper stage is installed with the possibility of overlapping drain channels of the housing at the extreme upper the position of the piston. According to the claimed invention, a lower shank of a smaller diameter is installed in the lower part of the spool, a safety valve is installed in the axial channel in the upper part of the upper spool, a hollow cylinder is installed on the upper stage of the axially-movable two-stage piston, collet and drain windows are placed in the walls of which, the hollow cylinder rigidly connected and aligned with the outer side with the upper piston stage, and on the inner side the upper stage of the axially movable two-stage piston forms a the central landing protrusion, in addition, the lower shaft of the spool is sealed relative to the housing, and the upper stage of the axially-movable two-stage piston is sealed relative to the annular protrusion of the housing, and the restrictive shoulder is made with the possibility of tight fit on the annular landing protrusion of the upper stage of the axially-movable two-stage piston, and installed with the possibility of interaction with the annular protrusion of the housing and with a restrictive shoulder, and the area limited by the sealed sides steps of the axial-movable two-stage piston, made with the possibility of exceeding the area limited by the outer diameter of the lower shank of the spool.
Кроме того, в верхней части устройства может быть установлено седло, на которое герметично может быть установлен опрессовочный шар, выполненный из материала пониженной плотности.In addition, a saddle can be installed in the upper part of the device, onto which a pressure ball made of low density material can be sealed.
Опрессовочный шар может быть выполнен из фенопласта, а золотник может быть выполнен подпружиненным относительно корпуса возвратной пружиной.The pressure ball can be made of phenolic, and the spool can be made spring-loaded relative to the housing with a return spring.
Полый цилиндр, в стенках которого установлены цанги и сливные окна, жестко соединенный и совмещенный внешней стороной с верхней ступенью поршня, цанги, выполненные с возможностью взаимодействия с кольцевым выступом корпуса и с ограничительным буртом, дают возможность повысить надежность работы устройства.A hollow cylinder, in the walls of which collets and drain windows are installed, rigidly connected and combined with the outer side with the upper piston stage, collets made with the possibility of interaction with the annular protrusion of the housing and with a restrictive shoulder, make it possible to increase the reliability of the device.
Установленный на внутренней стороне верхней ступени поршня кольцевой посадочный выступ, в верхней части золотника, в осевом канале хвостовика золотника предохранительный клапан, нижнй хвостовик меньшего диаметра, уплотненный относительно корпуса, также верхняя ступень поршня, уплотненная относительно кольцевого выступа корпуса, и ограничительный бурт, установленный с возможностью герметичной посадки на кольцевой посадочный выступ верхней ступени поршня, также площадь, ограниченная уплотненными сторонами ступеней аксиально-подвижного двухступенчатого поршня, выполненная с возможностью превышения площади нижнего хвостовика золотника, дают возможность созданием импульса давления в НКТ открыть сообщение внутренней полости НКТ с затрубным пространством созданием в широком диапазоне давлений импульса в насосно-компрессорных трубах (НКТ) для проведения более эффективных технологических операций.An annular landing protector mounted on the inner side of the upper piston stage, in the upper part of the spool, in the axial channel of the spool shank, a safety valve, a lower shank of a smaller diameter, sealed relative to the housing, also an upper piston stage sealed relative to the annular protrusion of the housing, and a restrictive collar installed with the possibility of tight fit on the annular landing protrusion of the upper piston stage, also the area limited by the sealed sides of the axial-movable steps th two-stage piston, adapted to the excess area of the lower stem valve, enable the creation of a pressure pulse in the tubing open connection with the inner cavity of the tubing annulus creating a wide range of pulse pressure in the tubing (tubing) for a more efficient technological operations.
Установленный на верхней ступени поршня полый цилиндр, цанги, выполненные с возможностью взаимодействия с корпусом и с ограничительным буртом, аксиально-подвижный двухступенчатый поршень, выполненный подпружиненным относительно корпуса возвратной пружиной, установленной в пусковой камере, установленная в верхней части устройства муфта с седлом, на которое может быть установлен шар из материала пониженной плотности, например из фенопласта, золотник выполненный подпружиненным относительно корпуса возвратной пружиной повышают функциональные возможности устройства.A hollow cylinder mounted on the upper piston stage, collets made with the possibility of interaction with the housing and with a restrictive shoulder, an axially movable two-stage piston, spring-loaded relative to the housing by a return spring installed in the launch chamber, a coupling with a saddle mounted on top of the device, onto which a ball can be installed from a material of reduced density, for example, from phenolic, a spool made spring-loaded relative to the housing by a return spring increases the function The device’s capabilities.
На иллюстрирующих заявляемое решение чертежах схематично представлено:The drawings illustrating the claimed solution are schematically represented:
на Фиг.1 предлагаемое устройство изображено в разрезе, при работающем электроцентробежном насосе;figure 1, the proposed device is shown in section, with the working electric centrifugal pump;
на Фиг.2 - то же, при остановленном насосе и удержании жидкости в нагнетательном трубопроводе;figure 2 is the same when the pump is stopped and the fluid is held in the discharge pipe;
на Фиг.3 - то же, при открытом сообщении внутренней полости НКТ и затрубного пространства для проведения технологических операций.figure 3 is the same, with the open communication of the internal cavity of the tubing and the annulus for carrying out technological operations.
Скважинное клапанное устройство содержит корпус 1 с кольцевым выступом 2 на внутренней поверхности, ниже которого в корпусе 1 выполнены сливные каналы 3. Подвижный в осевом направлении золотник 4 имеет верхний хвостовик 5 меньшего диаметра, в верхней части которого выполнены сливные окна 6 и установлен ограничительный бурт 7. Золотник 4 снабжен сквозным осевым каналом 8, в котором размещен обратный клапан 9. Золотник 4 установлен в корпусе с образованием кольцевой пусковой камеры 10, в которой на верхнем хвостовике 5 установлен аксиально-подвижный двухступенчатый поршень 11. Кольцевая пусковая камера 10 сообщена с осевым каналом 8 золотника 4 посредством отверстий 12 в нижней части верхнего хвостовика 5. Наружная поверхность нижней ступени 13 большего диаметра 14 аксиально-подвижного двухступенчатого поршня 11 уплотнена относительно внутренней поверхности корпуса 1, а верхняя ступень 15 выполнена с возможностью перекрытия сливных каналов 3 корпуса 1 при крайнем верхнем положении аксиально-подвижного двухступенчатого поршня 11. В нижней части золотника 4 установлен нижний хвостовик 16 меньшего диаметра 17, а в верхней части верхнего хвостовика 5 золотника 4 в осевом канале 8 установлен предохранительный клапан 18. На верхней ступени 15 аксиально-подвижного двухступенчатого поршня 11 установлен полый цилиндр 19, в стенках которого размещены цанги 20 и сливные окна 21. Причем полый цилиндр 19 жестко соединен и совмещен наружной стороной с верхней ступенью 15 аксиально-подвижного двухступенчатого поршня 11, а на внутренней стороне верхняя ступень 15 аксиально-подвижного двухступенчатого поршня 11 образует кольцевой посадочный выступ 22. Кроме того, нижний хвостовик 16 золотника 4 уплотнен относительно корпуса 1, а верхняя ступень 15 аксиально-подвижного двухступенчатого поршня 11 уплотнена относительно кольцевого выступа корпуса 2, причем ограничительный бурт 7 выполнен с возможностью герметичной посадки на кольцевой посадочный выступ 22 верхней ступени 15 аксиально-подвижного двухступенчатого поршня 11, а цанги 20 установлены с возможностью взаимодействия с кольцевым выступом 2 корпуса 1 и с ограничительным буртом 7, причем площадь, ограниченная уплотненными сторонами ступеней 13 и 15 аксиально-подвижного двухступенчатого поршня 11, выполнена с возможностью превышения площади, ограниченной наружным диаметром 17 нижнего хвостовика 16 золотника 4.The downhole valve device comprises a housing 1 with an annular protrusion 2 on the inner surface, below which drain channels 3 are made in the housing 1. The axially movable spool 4 has an upper shank 5 of smaller diameter, in the upper part of which there are drain windows 6 and a restrictive collar 7 is installed The spool 4 is provided with a through axial channel 8 in which the check valve 9 is located. The spool 4 is installed in the housing with the formation of an
В верхней части устройства может быть установлено седло 23, на которое герметично может быть установлен опрессовочный шар 24, выполненный из материала пониженной плотности, например из фенопласта, а золотник может быть подпружинен относительно корпуса возвратной пружиной 25.In the upper part of the device, a saddle 23 can be installed on which a
Скважинное клапанное устройство работает следующим образом. При работающем электроцентробежном насосе золотник 4, запорный элемент 26 обратного клапана 9 и также аксиально-подвижный двухступенчатый поршень 11 и соответственно полый цилиндр 19 переводятся потоком жидкости (Фиг.1) в крайнее верхнее положение. Жидкость от электроцентробежного насоса поступает в осевой канал 8 и сливные окна 6 верхнего хвостовика 5 золотника 4 и сливные окна 21 (показано одно окно) полого цилиндра 19. Далее жидкость через полость между стенками полого цилиндра 19 и корпусом 1 поступает во внутреннюю полость НКТ, меняя направление, что способствует отделению шлама от жидкости, и далее на устье скважины. В этом положении цанги 20 (показана одна цанга) отжаты ограничительным буртом 7 и надежно фиксируют аксиально-подвижный двухступенчатый поршень 11 в корпусе 1. Уплотнение 27 нижней ступени 13 относительно корпуса 1 и уплотнение 28 верхней ступени 15 относительно кольцевого выступа 2 аксиально-подвижного двухступенчатого поршня 11 надежно перекрывают и предотвращают утечки жидкости через сливные каналы 3 корпуса 1. В полости 29, образованной верхней частью полого цилиндра 19 и верхней частью хвостовика золотника 30, может собираться шлам, который может поступать с добываемой жидкостью, отделяясь от нее, а также со стенок НКТ, например в результате коррозионного износа.Downhole valve device operates as follows. When the electric centrifugal pump is operating, the spool 4, the shut-off element 26 of the non-return valve 9, and also the axially movable two-stage piston 11 and, accordingly, the hollow cylinder 19, are transferred to the extreme upper position by the fluid flow (FIG. 1). The fluid from the electric centrifugal pump enters the axial channel 8 and the drain windows 6 of the upper shank 5 of the spool 4 and the drain windows 21 (one window is shown) of the hollow cylinder 19. Next, the liquid through the cavity between the walls of the hollow cylinder 19 and the housing 1 enters the inner tubing cavity, changing direction, which contributes to the separation of sludge from the liquid, and further at the wellhead. In this position, the collets 20 (one collet is shown) are pressed out by the restrictive shoulder 7 and securely fix the axially movable two-stage piston 11 in the housing 1. The seal 27 of the lower stage 13 relative to the housing 1 and the seal 28 of the upper stage 15 relative to the annular protrusion 2 of the axial-movable two-stage piston 11 reliably shut off and prevent fluid leakage through the drain channels 3 of the housing 1. In the cavity 29 formed by the upper part of the hollow cylinder 19 and the upper part of the shank of the spool 30, sludge can be collected which can It can come from the produced fluid, separating from it, as well as from the walls of the tubing, for example, as a result of corrosion wear.
При остановки насоса обратный клапан 9 закрывается, давление под нижним торцом нижнего хвостовика 16 золотника 4 уменьшается и под действием перепада давления золотник 4 перемещается до герметичной посадки ограничительным буртом 7 золотника 4 на кольцевой посадочный выступ 22 верхней ступени 15 аксиально-подвижного двухступенчатого поршня 11 (фиг.2). Так как площадь, ограниченная уплотненными сторонами ступеней 13 и 15 аксиально-подвижного двухступенчатого поршня 11, выполнена с возможностью превышения площади сечения нижнего хвостовика 16 золотника 4, усилие по перемещению золотника 4 вниз будет меньше усилия по удержанию аксиально-подвижного двухстухступенчатого поршня 11 в верхнем положение, поэтому аксиально-подвижный двухступенчатый поршень 11 будет надежно перекрывать сливные каналы 3 корпуса 1 и удерживать жидкость в полости НКТ. При герметичной посадке ограничительного бурта 7 на кольцевой посадочный выступ 22 образуется изолированная полость 31, сообщаемая с внутренней полостью НКТ через предохранительный клапан 18. Полость 31 снизу ограничена уплотнением 32 нижнего хвостовика 16 золотника 4 с корпусом 1 и обратным клапаном 9, а сверху уплотнением 27 нижней ступени 13 двухступенчатого аксиально-подвижного поршня 11 с корпусом 1 и герметичной посадкой ограничительного бурта 7 на кольцевой посадочный выступ 22. Рассмотрим условия равновесия золотника 4 и аксиально-подвижного двухступенчатого поршня 11 в этом положении.When the pump stops, the check valve 9 closes, the pressure under the lower end of the lower shank 16 of the spool 4 decreases and under the influence of a pressure drop, the spool 4 moves to a tight fit with the restrictive collar 7 of the spool 4 on the annular landing protrusion 22 of the upper stage 15 of the axially movable two-stage piston 11 (Fig. .2). Since the area limited by the sealed sides of steps 13 and 15 of the axially movable two-stage piston 11 is configured to exceed the cross-sectional area of the lower shaft 16 of the spool 4, the force to move the spool 4 down will be less than the effort to keep the axial-movable two-stage piston 11 in the upper position therefore, the axially movable two-stage piston 11 will reliably overlap the drain channels 3 of the housing 1 and retain the fluid in the tubing cavity. When the restrictive collar 7 is sealed on the annular landing protrusion 22, an
(Р2 -P1)·F1 +(P2-P3)·F1_2 -(P2-P3)·F3=0, (1)(P 2 -P 1 ) · F 1 + (P 2 -P 3 ) · F 1_2 - (P 2 -P 3 ) · F 3 = 0, (1)
где Р2 - давление в полости 31;where P 2 is the pressure in the
Р1 - давление во внутренней полости НКТ над предохранительным клапаном 18;P 1 - the pressure in the inner cavity of the tubing over the safety valve 18;
Р3- давление в затрубном пространстве на уровне устройства;P 3 - pressure in the annulus at the device level;
F1, F1_2, F3 - площади соответственно образованные диаметрами d1 верхней ступени 15 аксиально-подвижного поршня 11, разностью площадей ступеней 13 и 15 аксиально-подвижного поршня 11, образованных диаметрами d2 и d1, а также диаметром d3 14 нижнего хвостовика 16 золотника 4.F 1 , F 1_2 , F 3 are the areas respectively formed by the diameters d 1 of the upper stage 15 of the axially movable piston 11, the difference in the areas of the steps 13 and 15 of the axially movable piston 11, formed by the diameters d 2 and d 1 , as well as the diameter d 3 14 lower shank 16 spool 4.
Давление Р2 можно выразить следующим образомThe pressure P 2 can be expressed as follows
Р2=Рг+ΔРк, (2)P 2 = P g + Δ P to , (2)
где Рг - гидростатическое давление жидкости над насосом в момент герметичной посадки ограничительного бурта 7 на кольцевой посадочный выступ 22;where R g is the hydrostatic pressure of the liquid above the pump at the time of the tight fit of the restrictive shoulder 7 on the annular landing protrusion 22;
ΔРк - давление открытия предохранительного клапана 18.ΔР к - pressure of opening of the safety valve 18.
Давление Р1=Рг+ ΔРи, (3)Pressure P 1 = P g + ΔP and , (3)
где ΔРи - импульс давления, которое необходимо создать для перемещения золотника 4 и двухступенчатого аксиально-подвижного поршня 11.where ΔР and is the pressure impulse that must be created to move the spool 4 and the two-stage axially movable piston 11.
Выразим (F1_2 - F3 ) через ΔF, а ΔF/F1 через К, подставим формулы 2,3 в уравнение 1, упростим и решим относительно ΔРи.We express (F 1_2 - F 3 ) in terms of ΔF, and ΔF / F 1 in terms of K, substitute formulas 2.3 into equation 1, simplify and solve with respect to ΔР and .
ΔРи= ΔРк·(1+ К)+( Рг- P3)·К (4)ΔР and = ΔР к (1+ К) + (Р г - P 3 ) · К (4)
Из уравнения 4 для каждой скважины можно определить ΔРк так как, К характеризует конструктивные особенности устройства, а Рг, P3 определены для данной скважины. ΔРи можно принять как среднее давление между устьевым и давлением опрессовки НКТ. На данное давление настраивают предохранительный клапан 18 перед спуском установки в скважину.From equation 4 for each well, you can determine ΔP to since, K characterizes the design features of the device, and R g , P 3 are defined for this well. ΔР and can be taken as the average pressure between the wellhead and the pressure of crimping the tubing. The safety valve 18 is adjusted to this pressure before the installation is lowered into the well.
Но для перемещения золотника 4 и аксиально-подвижного поршня 11 вниз необходимо также преодолеть силы трения в уплотнениях 27, 28 и 32, поэтому условие перемещения золотника 4 и аксиально-подвижного двухступенчатого поршня 11 можно выразить следующим выражениемBut to move the spool 4 and the axially movable piston 11 downward, it is also necessary to overcome the friction forces in the seals 27, 28 and 32, therefore, the condition for the movement of the spool 4 and the axially movable two-stage piston 11 can be expressed by the following expression
ΔРи > ΔРк·(1+ К)+( Рг- P3)·КΔР and > ΔР к · (1+ К) + (Р г - P 3 ) · К
При создании этого условия золотник 4 и аксиально-подвижный двухступенчатый поршень 11 перемещаются в крайние нижние положения, создавая сообщение внутренней полости НКТ с затрубном пространством. Жидкость (Фиг. 3) из внутренней полости НКТ поступает через сливные окна 21 полого цилиндра 19 и сливные каналы 3 корпуса 1 в затрубное пространство, перемещая накопленный шлам в полости 29 в затрубное пространство, который осаждается затем в зумпфе скважины.When this condition is created, the spool 4 and the axially movable two-stage piston 11 move to the lowermost positions, creating a message between the inner tubing cavity and the annulus. The fluid (Fig. 3) from the inner tubing cavity enters through the drain windows 21 of the hollow cylinder 19 and the drain channels 3 of the housing 1 into the annulus, moving the accumulated sludge in the cavity 29 into the annulus, which is then deposited in the sump of the well.
Таким образом, устройство может выполнять функции самоочищающегося шламоуловителя и, учитывая, что конструктивно устройство не создавалось для этой цели, можно считать «неожиданным эффектом» по применению данного устройства.Thus, the device can serve as a self-cleaning sludge trap and, given that the device was not designed for this purpose, it can be considered an “unexpected effect” in the use of this device.
В таком положении (Фиг. 3) при подъеме электроцентробежного насоса устройство может выполнять функции сливного клапана.In this position (Fig. 3), when lifting the electric centrifugal pump, the device can perform the functions of a drain valve.
В этом же положении (Фиг. 3) при спуске в скважину электроцентробежного насоса, с установкой в верхнюю часть устройства опрессовочного шара 24 на седло 23, проводится опрессовка НКТ.In the same position (Fig. 3), when the electric centrifugal pump is lowered into the well, with the crimping
При пуске электроцентробежного насоса из положения, показанного на (Фиг.3), запорный элемент 26 обратного клапана 9, золотник 4 с верхним хвостовиком 5 и нижним хвостовиком 16, а также аксиально-подвижный двухступенчатый поршень 11 переместятся под давлением нагнетаемой насосом жидкости в крайнее верхнее положение. При этом золотник 4 не может опережать аксиально-подвижный двухступенчатый поршень 11 до момента перекрытия верхней ступенью 15 сливных каналов 3 корпуса 1, так как ограничительный бурт 7 упирается в цанги 20 и не может их разжать, так как они взаимодействуют с кольцевым выступом 2 корпуса 1. Таким образом, сливные окна 6 верхнего хвостовика 5 золотника 4 надежно перекрываются аксиально-подвижным двухступенчатым поршнем 11 до момента перекрытия сливных окон 3 корпуса 1. Это создает эффект запуска электроцентробежного насоса на «закрытую задвижку», что снижает пусковые токи электродвигателя. После перемещения аксиально-подвижного двухступенчатого поршеня 11 в крайнее верхнее положение, взаимодействие цанг с выступом корпуса заканчивается, и цанги под действием ограничительного бурта разжимаются, что дает возможность золотнику 4 с нижним 16 и верхним 5 хвостовиками переместиться в верхнее положение. Перемещению золотника 4 оказывает сопротивление жидкость в пусковой камере 10, которая сливаясь через отверстия 12 и зазор между золотником 4 и корпусом 1, обеспечивает более плавное перемещение золотника 4 и продолжает эффект запуска электроцентробежного насоса на «закрытую задвижку». При достижении золотником 4 верхнего положения жидкость, как показано выше, от электроцентробежного насоса поступает через устройство во внутреннюю полость НКТ (см. Фиг.1). Если пуск электроцентробежного насоса производится после опрессовки НКТ, то опрессовочный шар 24, который выполнен из материала пониженной плотности, например из фенопласта, легко вымывается потоком жидкости на поверхность.When starting the electric centrifugal pump from the position shown in (Figure 3), the shut-off element 26 of the non-return valve 9, the spool 4 with the upper shank 5 and the lower shank 16, as well as the axially movable two-stage piston 11 will move under the pressure of the pump fluid to the extreme upper position. In this case, the spool 4 cannot be ahead of the axially movable two-stage piston 11 until the upper stage 15 overlaps the drain channels 3 of the housing 1, since the restriction shoulder 7 rests on the collets 20 and cannot unclench them, since they interact with the annular protrusion 2 of the housing 1 Thus, the drain windows 6 of the upper shank 5 of the spool 4 are reliably blocked by an axially movable two-stage piston 11 until the drain windows 3 of the housing 1 overlap. This creates the effect of starting the electric centrifugal pump on the “closed gate” , which reduces the starting currents of the electric motor. After moving the axial-movable two-stage piston 11 to its highest position, the collet interaction with the protrusion of the housing ends, and the collets are unclenched under the action of the restrictive shoulder, which allows the spool 4 with the lower 16 and upper 5 shanks to move to the upper position. The movement of the spool 4 is resisted by the fluid in the starting
Для промывки внутренней полости электроцентробежного насоса от асфальтосмолопарафиновых (АСПО) отложений нагретой нефтью создается импульс давления ΔРи, устройством открывается сообщение внутренней полости НКТ с затрубным пространством (Фиг 3), затем нагретая нефть закачивается в НКТ через устройство и на высокой скорости выводится в затрубное пространство. Далее включается насос, потоком жидкости закрывается сообщение внутренней полости НКТ с затрубным пространством устройством (Фиг.1), и нагретая нефть поступает во внутреннюю полость насоса, расплавляя АСПО. Следует отметить, так как верхняя часть затрубного пространства скважины заполнена газом, то нагретая нефть доводится до насоса из-за сниженного теплообмена с высокой температурой 90-95°С, что и определяет эффективность данной технологической операции.To flush the internal cavity of the electric centrifugal pump from asphalt-resin-paraffin (ARPD) deposits with heated oil, a pressure pulse ΔР is created and the device opens a message of the internal cavity of the tubing with the annulus (Fig 3), then the heated oil is pumped into the tubing through the device and is output to the annulus at high speed . Next, the pump is turned on, the fluid tubing closes the message of the internal cavity of the tubing with the annulus of the device (Fig. 1), and the heated oil enters the internal cavity of the pump, melting the AFS. It should be noted, since the upper part of the annulus of the well is filled with gas, the heated oil is brought to the pump due to the reduced heat exchange with a high temperature of 90-95 ° С, which determines the effectiveness of this technological operation.
Для удаления отложения солей и АСПО с внутренней полости насоса реагентом, созданием импульса давления ΔРи открывается сообщение устройством внутренний полости НКТ и затрубного пространства (Фиг 3), реагент закачивается в полость НКТ и выводится через устройство в затрубное пространство, при этом часть реагента с меньшей концентрацией и более загрязненная устанавливается на большем расстоянии от приемной сетки насоса. Поэтому при включении насоса и закрытии устройством сообщения внутренней полости НКТ с затрубным пространством в начальный момент, когда отложения в полости насоса максимальны, в насос будет поступать реагент более концентрированный и менее загрязненный, что определит успешность и эффективность технологической операции. Кроме того, после прохождения всего объема реагента через насос можно остановить насос, созданием импульса давления ΔРи снова открыть устройством сообщение с затрубным пространством и перевести реагент в затрубное пространство, включить насос и повторно промыть тем же реагентом насос. Данную операцию можно проводить многократно до полной нейтрализации реагента, что позволит сократить расход реагента и на начальном этапе сохранить его высокую концентрацию и эффективность воздействия на отложения солей и АСПО.To remove deposits of salts and paraffin deposits from the internal cavity of the pump with a reagent, creating a pressure pulse ΔР and the device opens the internal cavity of the tubing and the annulus (Fig 3), the reagent is pumped into the tubing cavity and discharged through the device into the annulus, with a smaller part of the reagent concentration and more contaminated is installed at a greater distance from the intake grid of the pump. Therefore, when the pump is turned on and the device communicates with the annulus of the tubing to the annular space at the initial moment when deposits in the pump cavity are maximum, the reagent will be more concentrated and less contaminated, which will determine the success and efficiency of the technological operation. In addition, after the entire volume of the reagent has passed through the pump, it is possible to stop the pump by creating a pressure pulse ΔP and again open the device with the annulus and transfer the reagent to the annulus, turn on the pump and rinse the pump with the same reagent. This operation can be carried out repeatedly until the reagent is completely neutralized, which will reduce the consumption of the reagent and at the initial stage maintain its high concentration and the effectiveness of the effect on the deposition of salts and paraffin deposits.
В случае, если запуск электроцентробежного насоса проблематичен, вследствие накопления отложений во внутренней полости НКТ, устройство оснащается возвратной пружиной 25. В этом случае, для удаления отложения солей и АСПО с внутренней полости насоса реагентом, созданием импульса давления ΔРи открывают сообщение устройством внутренней полости НКТ и затрубного пространства. Далее закачивают в НКТ реагент и самогенерирующую пенную систему (СГС) в таком объеме, чтобы после выравнивания уровней реагент был выведен в затрубное пространство, а СГС в НКТ. Затем проводят технологический отстой на выравнивание уровней. При выравнивании уровней возвратная пружина 25 переводит золотник 4 с хвостовиками 5 и 16 и двухступенчатый аксиально-подвижный поршень 11 в крайнее верхнее положение, таким образом перекрывается сообщение устройством внутренней полости НКТ и затрубного пространства. Затем стравливают давление в НКТ, создавая за счет СГС снижение гидростатического давления в НКТ и обеспечивая, таким образом, поступление реагента во внутреннею полость электроцентробежного насоса. После технологического отстоя на реакцию реагента с отложениями с солями и АСПО в полости электроцентробежного насоса производится запуск электроцентробежного насоса и при необходимости работы по более полной нейтрализации реагента продолжают по вышеописанной схеме. Надо отметить, работы по снижению гидростатического давления для поступления реагента во внутреннюю полость электроцентробежного насоса можно обеспечить проведением свабирования закачкой газовой пачки и т.д.If starting the electric centrifugal pump is problematic due to accumulation of deposits in the inner tubing cavity, the device is equipped with a return spring 25. In this case, to remove deposits of salts and paraffin deposits from the inner cavity of the pump with a reagent, creating a pressure pulse ΔР and open the message with the tubing inner cavity device and annulus. Then, the reagent and self-generating foam system (GHS) are pumped into the tubing in such a volume that, after leveling, the reagent is discharged into the annulus, and the GHS into the tubing. Then carry out technological sucks for leveling levels. When leveling the levels, the return spring 25 transfers the spool 4 with the shanks 5 and 16 and the two-stage axial-movable piston 11 to the highest position, thus blocking the communication with the device of the internal tubing cavity and the annulus. Then, the pressure in the tubing is vented, creating, due to GHS, a decrease in the hydrostatic pressure in the tubing and, thus, providing reagent to the internal cavity of the electric centrifugal pump. After technological sludge to the reaction of the reagent with deposits with salts and paraffin in the cavity of the electric centrifugal pump, the electric centrifugal pump is started and, if necessary, work to more fully neutralize the reagent is continued according to the above scheme. It should be noted that work to reduce hydrostatic pressure for the reagent to enter the internal cavity of the electric centrifugal pump can be ensured by swabbing by injection of a gas pack, etc.
Следует также отметить, что при проведении технологических операций не создаются повышенные репрессии на пласт, что сокращает процесс освоения скважины и вывода электроцентробежного насоса на режим.It should also be noted that during technological operations, increased repression on the formation is not created, which reduces the process of well development and the output of the electric centrifugal pump to the mode.
Таким образом, при работающим электроцентробежном насосе нагнетаемая жидкость проходит через устройство, меняя направление, и устройство используется как шламоловитель, а двухступенчатый аксиально-подвижный поршень 11 надежно фиксируется, перекрывая сообщение внутренней полости НКТ с затрубным пространством. При остановки насоса, аналогично работе обратного клапана, жидкость удерживается устройством в полости НКТ. Для проведения технологических операций создается в НКТ импульс давления, величина которого задается настройкой предохранительного клапана 18, через устройство создается сообщение внутренней полости НКТ с затрубным пространством для проведения эффективных технологических операций по удалению с внутренней полости электроцентробежного насоса отложений солей и АСПО и удалению накопленного устройством шлама. В этом положении устройство может выполнять функции сливного клапана, а также опрессовку НКТ при установке опрессовочного шара 24. При пуске электроцентробежного насоса создается условие снижения пусковых токов электродвигателя и надежное перекрытие сливных окон 6 верхнего хвостовика 5 золотника 4 аксиально-подвижным двухступенчатым поршнем 11. Для улучшения запуска электроцентробежного насоса при удалении накопленных в полости электроцентробежного насоса отложений солей и АСПО устройство может оснащаться возвратной пружиной 25.Thus, when the electric centrifugal pump is operating, the injected fluid passes through the device, changing direction, and the device is used as a sludge trap, and the two-stage axially movable piston 11 is reliably fixed, blocking the message of the inner tubing cavity to the annulus. When the pump stops, similar to the check valve, the fluid is held by the device in the tubing cavity. To carry out technological operations, a pressure impulse is created in the tubing, the value of which is set by setting the safety valve 18, through the device a message is created between the inner cavity of the tubing and the annulus for efficient technological operations to remove deposits of salts and paraffin deposits from the inner cavity of the electric centrifugal pump and to remove the sludge accumulated by the device. In this position, the device can perform the functions of a drain valve, as well as pressure testing the tubing when installing the
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011100188/03A RU2455459C1 (en) | 2011-01-11 | 2011-01-11 | Downhole valve unit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011100188/03A RU2455459C1 (en) | 2011-01-11 | 2011-01-11 | Downhole valve unit |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2455459C1 true RU2455459C1 (en) | 2012-07-10 |
Family
ID=46848601
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011100188/03A RU2455459C1 (en) | 2011-01-11 | 2011-01-11 | Downhole valve unit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2455459C1 (en) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2506411C1 (en) * | 2012-07-26 | 2014-02-10 | Закрытое акционерное общество "Газтехнология" | Circulating valve |
| RU2587654C1 (en) * | 2015-04-22 | 2016-06-20 | Олег Харисович Ахмедзянов | Downhole valve unit |
| RU175104U1 (en) * | 2017-08-09 | 2017-11-21 | Общество с ограниченной ответственностью "Комплекс" | Check valve for deviated wells |
| RU2709845C1 (en) * | 2019-04-26 | 2019-12-23 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "Пакер" | Chemical reagent supply valve |
| RU204086U1 (en) * | 2020-12-29 | 2021-05-05 | Акционерное общество "Новомет-Пермь" | WELL VALVE DEVICE |
| CN112832711A (en) * | 2020-12-10 | 2021-05-25 | 中国石油天然气股份有限公司 | Flow control gauge |
| CN114909107A (en) * | 2022-06-16 | 2022-08-16 | 惟其信石油机械(天津)有限公司 | Large-drift-diameter underground safety valve and using method thereof |
| RU2780047C1 (en) * | 2022-05-13 | 2022-09-19 | Андрей Газимович Гирфатов | By-pass device for well flushing |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1435836A1 (en) * | 1987-01-13 | 1988-11-07 | Центральная научно-исследовательская лаборатория Производственного объединения "Оренбургнефть" | Valve unit of forcing pipe-line of deep-well pump |
| SU1477899A1 (en) * | 1986-12-15 | 1989-05-07 | Украинский научно-исследовательский институт природных газов | Device for removing water from well |
| US5316084A (en) * | 1990-08-27 | 1994-05-31 | Baker Hughes Incorporated | Well tool with sealing means |
| RU2150575C1 (en) * | 1998-07-23 | 2000-06-10 | Нефтегазодобывающее управление "Альметьевнефть" | Well valve unit |
| RU2303116C1 (en) * | 2006-10-02 | 2007-07-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Вниибт-Буровой Инструмент" | All-purpose valve for downhole motor |
-
2011
- 2011-01-11 RU RU2011100188/03A patent/RU2455459C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1477899A1 (en) * | 1986-12-15 | 1989-05-07 | Украинский научно-исследовательский институт природных газов | Device for removing water from well |
| SU1435836A1 (en) * | 1987-01-13 | 1988-11-07 | Центральная научно-исследовательская лаборатория Производственного объединения "Оренбургнефть" | Valve unit of forcing pipe-line of deep-well pump |
| US5316084A (en) * | 1990-08-27 | 1994-05-31 | Baker Hughes Incorporated | Well tool with sealing means |
| RU2150575C1 (en) * | 1998-07-23 | 2000-06-10 | Нефтегазодобывающее управление "Альметьевнефть" | Well valve unit |
| RU2303116C1 (en) * | 2006-10-02 | 2007-07-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Вниибт-Буровой Инструмент" | All-purpose valve for downhole motor |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2506411C1 (en) * | 2012-07-26 | 2014-02-10 | Закрытое акционерное общество "Газтехнология" | Circulating valve |
| RU2587654C1 (en) * | 2015-04-22 | 2016-06-20 | Олег Харисович Ахмедзянов | Downhole valve unit |
| RU175104U1 (en) * | 2017-08-09 | 2017-11-21 | Общество с ограниченной ответственностью "Комплекс" | Check valve for deviated wells |
| RU2709845C1 (en) * | 2019-04-26 | 2019-12-23 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "Пакер" | Chemical reagent supply valve |
| CN112832711A (en) * | 2020-12-10 | 2021-05-25 | 中国石油天然气股份有限公司 | Flow control gauge |
| CN112832711B (en) * | 2020-12-10 | 2023-07-25 | 中国石油天然气股份有限公司 | Flow control gauge |
| RU204086U1 (en) * | 2020-12-29 | 2021-05-05 | Акционерное общество "Новомет-Пермь" | WELL VALVE DEVICE |
| RU2780047C1 (en) * | 2022-05-13 | 2022-09-19 | Андрей Газимович Гирфатов | By-pass device for well flushing |
| CN114909107A (en) * | 2022-06-16 | 2022-08-16 | 惟其信石油机械(天津)有限公司 | Large-drift-diameter underground safety valve and using method thereof |
| CN114909107B (en) * | 2022-06-16 | 2024-03-01 | 惟其信石油机械(天津)有限公司 | Large-drift-diameter underground safety valve and use method thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2455459C1 (en) | Downhole valve unit | |
| GB2348225A (en) | Submersible pump assembly with a shunt valve. | |
| RU2587654C1 (en) | Downhole valve unit | |
| RU2421602C1 (en) | Procedure for well operation | |
| RU113782U1 (en) | COMBINED DRILL VALVE | |
| RU2531692C2 (en) | Circulation valve of pressure equalisation and well pump unit | |
| RU2539504C1 (en) | Device for injection of fluid into bed | |
| RU2513896C1 (en) | Method of dual operation of two strata with one well | |
| RU2542999C2 (en) | Dowhnole pump unit for simultaneous and separate operation of two formations | |
| RU2229586C1 (en) | Controller valve | |
| RU2395677C1 (en) | Thermal stimulator for heavy and bituminous oil reservoir | |
| RU2532501C1 (en) | Multifunctional packer | |
| RU2303116C1 (en) | All-purpose valve for downhole motor | |
| CN109072679B (en) | Downhole tool with open/closed axial and lateral fluid passages | |
| RU2568459C1 (en) | Device for well cleanout from paraffin deposits | |
| RU2325513C1 (en) | Device for fluid injection in bottom formation and oil extractions from upper formation | |
| RU2371567C1 (en) | Localisation method of leakage areas of production string | |
| RU2333334C1 (en) | Relief valve of downhole motor | |
| RU2680563C1 (en) | Method and device for formation geomechanical impact | |
| RU2150575C1 (en) | Well valve unit | |
| RU73913U1 (en) | DEVICE FOR STEP-BY-STEP CEMENTING OF WELLS | |
| RU2786177C1 (en) | Method for flushing a downhole submersible pump and a check valve for implementing the method | |
| SU819310A1 (en) | Well cutting-off device | |
| RU2761798C1 (en) | Submersible pump with bypass for liquid injection | |
| CN209875108U (en) | Combined oil-well pump for preventing well-flushing from polluting oil layer |