RU2625061C1 - Steam cutoff device for underground well in thermal-mining development of oil fields - Google Patents

Steam cutoff device for underground well in thermal-mining development of oil fields Download PDF

Info

Publication number
RU2625061C1
RU2625061C1 RU2016111241A RU2016111241A RU2625061C1 RU 2625061 C1 RU2625061 C1 RU 2625061C1 RU 2016111241 A RU2016111241 A RU 2016111241A RU 2016111241 A RU2016111241 A RU 2016111241A RU 2625061 C1 RU2625061 C1 RU 2625061C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
console
float
housing
valve
exhaust valve
Prior art date
Application number
RU2016111241A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Геннадий Федорович Чикишев
Игорь Витальевич Герасимов
Дмитрий Валерьевич Коровин
Валентина Васильевна Кучумова
Юрий Петрович Коноплев
Евгений Валерьевич Кольцов
Сергей Николаевич Талалай
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "ЛУКОЙЛ-Инжиниринг" ООО "ЛУКОЙЛ-Инжиниринг"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "ЛУКОЙЛ-Инжиниринг" ООО "ЛУКОЙЛ-Инжиниринг" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "ЛУКОЙЛ-Инжиниринг" ООО "ЛУКОЙЛ-Инжиниринг"
Priority to RU2016111241A priority Critical patent/RU2625061C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2625061C1 publication Critical patent/RU2625061C1/en

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/16—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons
    • E21B43/24—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons using heat, e.g. steam injection
    • E21B43/2406—Steam assisted gravity drainage [SAGD]
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21C—MINING OR QUARRYING
    • E21C41/00—Methods of underground or surface mining; Layouts therefor
    • E21C41/16—Methods of underground mining; Layouts therefor
    • E21C41/24—Methods of underground mining; Layouts therefor for oil-bearing deposits

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Lift Valve (AREA)

Abstract

FIELD: oil and gas industry.
SUBSTANCE: steam cutoff device includes a housing hydraulically connected to the wellhead, a main exhaust valve whose seat is installed in the bottom of the housing, and a float actuator of the exhaust valve. The cutoff device is provided with an additional exhaust valve, the seat of which is also installed in the housing bottom, the valve locking elements being arranged with the possibility to be sequentially opened into the housing by one float actuator. The float actuator of the exhaust valves is made in the form of a console hinged in the housing with the possibility of moving the cantilever in the vertical plane, at the free end of which the float is fixed, wherein the discharge valves are installed on opposite sides of the console. A rod, on which thrusts rigidly connected with the locking elements are freely mounted, is installed and rigidly fixed perpendicular to the console. The thrust length of the additional exhaust valve shutoff element is larger than the thrust length of the main valve shutoff element, each valve shutoff element being made with a guide shank on the bottom, whose length is larger than the full stroke length of the shutoff element.
EFFECT: improved operation reliability of the cutoff device.
3 dwg, 1 ex

Description

Предлагаемое изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при термошахтной разработке месторождения высоковязкой нефти.The present invention relates to the oil industry and may find application in thermal mining of a highly viscous oil field.

Известен способ разработки твердых полезных ископаемых и высоковязких углеводородов, в соответствии с которым устанавливают на устье подземной скважины запорное устройство с возможностью перекрытия скважины в момент прорыва пара и открытия (см. патент РФ №2299972, кл. Е21В 43/00 от 04.08.2005, опубл. 27.05.2007). Запорное устройство представляет собой задвижку, которую монтируют при обустройстве подземных скважин, при этом отключение парящих подземных скважин осуществляют вручную.There is a method of developing solid minerals and highly viscous hydrocarbons, according to which a shut-off device is installed at the mouth of an underground well with the possibility of blocking the well at the time of steam breakthrough and opening (see RF patent No. 2299972, CL ЕВВ 43/00 dated 08/04/2005, published on May 27, 2007). The locking device is a valve that is mounted during the construction of underground wells, while shutting off soaring underground wells is carried out manually.

Недостатком использования таких задвижек является то, что при закрытии парящих подземных скважин оператором вручную практически невозможно одновременно перекрыть все парящие скважины в момент прорыва пара, что не позволяет предотвратить прорыв пара в горные выработки и существенно ухудшает условия работы в нефтяных шахтах. Также оператор не может одновременно открыть все скважины при конденсации пара, что приводит к снижению темпов отбора добываемой жидкости. Использование ручного труда операторов не позволяет перейти на безлюдную эксплуатацию шахтных добычных блоков.The disadvantage of using such valves is that when manually closing the soaring underground wells by the operator, it is almost impossible to simultaneously shut off all the soaring wells at the moment of steam breakthrough, which does not prevent steam breakthrough into mine workings and significantly worsens the working conditions in oil mines. Also, the operator cannot simultaneously open all the wells during steam condensation, which leads to a decrease in the rate of extraction of the produced fluid. The use of manual labor of operators does not allow to switch to deserted operation of mine mining blocks.

Также известно запорное устройство для перекрытия канала для отвода конденсата в виде поплавкового клапана (см. патент на полезную модель №64730 от 06.02.2007, кл. F16T 1/30, опубл. 10.07.2007). При положении поплавка в нижнем положении смесь конденсата и пара поступает под поплавок, поднимается между стенками корпуса и поплавка и вытесняется в отводящий канал.Also known is a locking device for blocking the channel for condensate drainage in the form of a float valve (see utility model patent No. 64730 of February 6, 2007, class F16T 1/30, publ. July 10, 2007). When the float is in the lower position, the mixture of condensate and steam enters the float, rises between the walls of the housing and the float and is forced into the outlet channel.

Однако при использовании данного запорного устройства на устьях подземных скважин в нефтяной шахте произойдет забивание корпуса устройства песком и заклинивание поплавка, так как песок является постоянной составляющей добываемой водонефтяной жидкости при любых способах добычи высоковязкой нефти в шахтных условиях и, как результат, невозможность отбора продукции скважины.However, when this shut-off device is used at the mouths of underground wells in an oil mine, sanding of the device body with sand and jamming of the float will occur, since sand is a constant component of the produced oil-water liquid under any methods of producing highly viscous oil in mine conditions and, as a result, the inability to select well production.

Наиболее близким по технической сущности, принятым авторами за прототип, является отсекатель для подземной скважины при термошахтной разработке нефтяных месторождений (см. патент на полезную модель №100553 от 17.06.2009, кл. Е21В 43/24, опубл. 20.12.2010), содержащий корпус, гидравлически сообщающийся с устьем скважины через боковое отверстие в корпусе, выпускной клапан, седло которого установлено в днище корпуса, а запорный элемент соединен с поплавком с возможностью автоматического перекрытия скважины в момент прорыва пара и открытия скважины при конденсации пара.The closest in technical essence, adopted by the authors for the prototype, is a cutoff for an underground well during thermal mining of oil fields (see utility model patent No. 100553 dated 06/17/2009, class E21B 43/24, publ. 12/20/2010), containing a casing hydraulically communicating with the wellhead through a side opening in the casing, an exhaust valve, a seat of which is installed in the bottom of the casing, and a shut-off element connected to the float with the possibility of automatic shut-off of the well at the time of steam breakthrough and opening of the well when ensatsii steam.

Недостатком известного отсекателя является снижение надежности его работы за счет следующих факторов.A disadvantage of the known cutter is a decrease in the reliability of its operation due to the following factors.

1. Образование мертвой зоны в верхней части корпуса, в которой скапливается газ, ограничивающей ход поплавка вверх и, соответственно, уменьшающей объем корпуса, заполняемый добываемой скважинной жидкостью.1. The formation of a dead zone in the upper part of the body, in which gas accumulates, restricting the upward movement of the float and, accordingly, reducing the volume of the body filled with the produced well fluid.

2. Несрабатывание устройства при высоких давлениях пара в пласте, так как сила, прижимающая запорное устройство к седлу клапана, превышает подъемную силу поплавка.2. Failure of the device at high vapor pressures in the reservoir, since the force pressing the locking device to the valve seat exceeds the lifting force of the float.

3. Несрабатывание устройства при больших дебитах скважины, так как скорость течения добываемой скважинной жидкости в корпусе устройства превышает скорость всплытия поплавка.3. The failure of the device with large flow rates of the well, since the flow rate of the produced well fluid in the device body exceeds the speed of the float.

Техническим результатом, достигаемым настоящим изобретением, является повышение надежности работы отсекателя.The technical result achieved by the present invention is to increase the reliability of the cutter.

Указанный технический результат достигается предлагаемым отсекателем пара для подземной скважины при термошахтной разработке нефтяных месторождений, содержащим корпус, гидравлически сообщающийся с устьем скважины, основной выпускной клапан, седло которого установлено в днище корпуса, и поплавковый привод выпускного клапана.The specified technical result is achieved by the proposed steam cutoff for an underground well during thermal mining of oil fields, comprising a body hydraulically connected to the wellhead, a main outlet valve, a seat of which is installed in the bottom of the body, and a float valve actuator.

Существенными отличительными признаками заявленного изобретения являются:Salient features of the claimed invention are:

- отсекатель снабжен дополнительным выпускным клапаном, седло которого также установлено в днище корпуса;- the cutter is equipped with an additional exhaust valve, the seat of which is also installed in the bottom of the housing;

- запорные элементы клапанов установлены с возможностью их последовательного открытия внутрь корпуса с помощью одного поплавкового привода;- locking elements of the valves are installed with the possibility of their sequential opening into the body using one float actuator;

- поплавковый привод выпускных клапанов выполнен в виде консоли, шарнирно закрепленной в корпусе с возможностью перемещения консоли в вертикальной плоскости;- the float actuator of the exhaust valves is made in the form of a console pivotally mounted in the housing with the possibility of moving the console in a vertical plane;

- на свободном конце консоли закреплен поплавок;- a float is fixed on the free end of the console;

- выпускные клапаны установлены по разные стороны консоли;- exhaust valves are installed on opposite sides of the console;

- запорные элементы выпускных клапанов жестко соединены с тягами, свободно насаженными на штангу;- locking elements of the exhaust valves are rigidly connected to the rods freely mounted on the rod;

- штанга жестко прикреплена перпендикулярно к консоли;- the bar is rigidly attached perpendicular to the console;

- длина тяги запорного элемента дополнительного выпускного клапана больше длины тяги запорного элемента основного клапана;- the thrust length of the locking element of the additional exhaust valve is greater than the thrust length of the locking element of the main valve;

- каждый запорный элемент клапана выполнен снизу с направляющим хвостовиком, длина которого больше длины хода запорного элемента;- each locking element of the valve is made bottom with a guide shank, the length of which is greater than the stroke length of the locking element;

- расстояние от шарнира консоли до середины перпендикулярной штанги определяют по формуле:- the distance from the hinge of the console to the middle of the perpendicular rod is determined by the formula:

Figure 00000001
,
Figure 00000001
,

где l1 - расстояние от шарнира консоли до центра поплавка, м;where l 1 is the distance from the hinge of the console to the center of the float, m;

l2 - расстояние от шарнира консоли до середины перпендикулярной штанги, м;l 2 is the distance from the hinge of the console to the middle of the perpendicular rod, m;

ρж - плотность рабочей жидкости, кг/м3;ρ W - the density of the working fluid, kg / m 3 ;

q - ускорение свободного падения, м/с2;q is the acceleration of gravity, m / s 2 ;

ρпопл. - плотность поплавка и консоли, м;ρ pop - density of the float and console, m;

V - объем поплавка и консоли, м;V is the volume of the float and console, m;

Рраб. - давление среды в корпусе отсекателя пара, Па;P slave. - pressure of the medium in the case of the steam cutoff, Pa;

Sотв. - площадь выходного отверстия седла выпускного клапана, м2.S holes - the area of the outlet of the saddle of the exhaust valve, m 2 .

Заявленная совокупность существенных признаков позволяет повысить надежность работы предлагаемого отсекателя, а именно конструкция устройства предотвращает образование мертвой зоны в верхней части корпуса, в которой скапливается газ, ограничивающей ход поплавка вверх и, соответственно, уменьшающей объем корпуса, заполняемый добываемой скважинной жидкостью. Конструктивное исполнение корпуса исключает зависимость скорости течения добываемой скважинной жидкости в корпусе от скорости всплытия поплавка, при этом исполнение запорного элемента, например, в виде конуса, позволяет регулировать расход добываемой скважинной жидкости при изменении уровня жидкости в корпусе. Работоспособность отсекателя при высоких давлениях пара в пласте обеспечивается за счет подбора и расчета параметров отсекателя: объема поплавка, длин плеч консоли, размеров и количества выпускных клапанов.The claimed combination of essential features improves the reliability of the proposed cutter, namely the design of the device prevents the formation of a dead zone in the upper part of the body, in which gas accumulates, restricting the upward movement of the float and, accordingly, reducing the volume of the body filled with produced well fluid. The design of the body eliminates the dependence of the flow rate of the produced well fluid in the body on the ascent rate of the float, while the design of the shut-off element, for example, in the form of a cone, allows you to adjust the flow rate of the produced well fluid when the fluid level in the body changes. The operability of the shut-off device at high vapor pressures in the formation is ensured by the selection and calculation of the shut-off parameters: float volume, cantilever arm lengths, sizes and number of exhaust valves.

Конструкция заявленного отсекателя также предотвращает забивание корпуса устройства песком, который является постоянной составляющей добываемой скважинной жидкости при любых способах добычи высоковязкой нефти в шахтных условиях, что является важным промысловым фактором, влияющим на работу устройства. Таким образом, конструктивное исполнение отсекателя существенно повышает надежность его работы, обеспечивая безотказность работы при различных условиях эксплуатации добывающих скважин при термошахтной разработке нефтяных месторождений, предотвращая прорыв пара в добычные галереи.The design of the inventive cutter also prevents clogging of the device body with sand, which is a constant component of the produced well fluid under any methods of producing highly viscous oil in mine conditions, which is an important field factor affecting the operation of the device. Thus, the design of the cutter significantly increases the reliability of its operation, ensuring trouble-free operation under various operating conditions of production wells during thermal mining of oil fields, preventing steam breakthrough into production galleries.

Заявленная совокупность существенных признаков не известна нам из уровня техники, поэтому предлагаемое изобретение является новым. Заявленные отличительные признаки изобретения являются неочевидными для среднего специалиста в данной области. В связи с этим мы считаем, что заявленное изобретение имеет изобретательный уровень. Изобретение промышленно применимо, так как выпускаемое промышленностью оборудование, используемое в заявляемом изобретении, позволяет реализовать устройство в полном объеме.The claimed combination of essential features is not known to us from the prior art, therefore, the present invention is new. The claimed features of the invention are not obvious to the average person skilled in the art. In this regard, we believe that the claimed invention has an inventive level. The invention is industrially applicable, since the equipment manufactured by the industry used in the claimed invention allows to realize the device in full.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется фиг. 1, на которой показана принципиальная схема исполнения отсекателя; фиг. 2, на которой представлен разрез отсекателя по А-А; фиг. 3, на которой представлен вариант исполнения тяг в виде пластин, жестко закрепленных с запорными элементами выпускных клапанов и свободно насаженных на перпендикулярную штангу.The essence of the invention is illustrated in FIG. 1, which shows a schematic diagram of a cutter; FIG. 2, which shows a cutaway section along AA; FIG. 3, which shows an embodiment of rods in the form of plates rigidly fixed with locking elements of the exhaust valves and freely mounted on a perpendicular rod.

Отсекатель пара содержит корпус 1, гидравлически сообщающийся с устьем скважины в верхней части, и основной выпускной клапан, седло 2 которого установлено в днище корпуса, и поплавковый привод выпускного клапана. Отсекатель снабжен дополнительным выпускным клапаном, седло 3 которого также установлено в днище корпуса, причем запорные элементы 4, 5 выпускных клапанов установлены с возможностью их последовательного открытия внутрь корпуса одним поплавковым приводом. Поплавковый привод выпускных клапанов выполнен в виде консоли 6, закрепленной в корпусе с помощью шарнира 7 с возможностью перемещения консоли в вертикальной плоскости. Консоль может быть выполнена в виде металлической балки, стержня и т.д. На свободном конце консоли жестко закреплен поплавок 8. Поплавок может быть изготовлен из металла или другого материала, выдерживающего температуру до 200°С. Перпендикулярно к консоли жестко прикреплена штанга 9, которая может быть выполнена в виде бруса, шеста, планки и т.д., при этом штанга может быть жестко прикреплена к консоли, как сверху, так и снизу или внутри тела консоли. Целесообразно закрепление перпендикулярной штанги на консоли с равными плечами относительно консоли для предотвращения разбалансировки работы выпускных клапанов, которые установлены по разные стороны относительно консоли. На перпендикулярную штангу 9, по разные стороны от консоли 6, свободно насажена тяга 10 основного клапана и тяга 11 дополнительного клапана, нижний конец которых жестко закреплен с соответствующим запорным элементом 4 и 5 выпускных клапанов. Каждый запорный элемент выпускного клапана выполнен с направляющим хвостовиком, соответственно 12 и 13, длина которых больше длины хода соответствующего запорного элемента. Тяги могут быть выполнены, например, в виде металлических пластин, стержней, трубок и т.д. Все детали отсекателя пара изготавливают из термостойкого металла или сплава, например стали. При выполнении тяги, например, в виде металлической пластины в центре верхней части пластины выполняют отверстие 14 с диаметром, обеспечивающим свободную насадку тяги и ее движение по перпендикулярной штанге. Целесообразно выполнение длины тяги основного клапана соответствующей расстоянию, при котором запорный элемент полностью перекрывает седло клапана, а поплавок находится в горизонтальном положении. Тягу запорного элемента дополнительного выпускного клапана выполняют длиннее тяги запорного элемента основного клапана. При выполнении тяг, например, в виде пластин удлинение тяги дополнительного клапана осуществляют за счет удлинения по вертикали отверстия 15 в центре верхней части пластины с диаметром, обеспечивающим свободную насадку тяги и ее движение по перпендикулярной штанге. Целесообразно длину тяги дополнительного клапана увеличить на половину длины полного хода запорного элемента основного клапана. В этом случае длина полного хода дополнительного клапана соответствует половине длины хода основного клапана. Работоспособность отсекателя сохраняется при незначительном увеличении или уменьшении длин тяг клапанов. В этом случае соответственно изменяется длина хода запорных элементов выпускных клапанов. Возможен вариант выполнения тяг запорных элементов выпускных клапанов, например, в виде стержней разной длины, свободно проходящих через отверстия в перпендикулярной штанге 9 с ограничителями вертикального перемещения тяг над перпендикулярной штангой, например, в виде гайки. Седла 2, 3 выпускных клапанов могут быть снабжены насадками 16, 17 различной формы для увеличения пропускной способности выпускных клапанов. Насадки выполнены с возможностью закрытия их заглушками для проверки герметичности отсекателя. Возможен вариант исполнения отсекателя, при котором в корпусе устройства устанавливают несколько выпускных клапанов, последовательно открывающихся внутрь корпуса с помощью одного поплавкового привода.The steam cutter includes a housing 1, hydraulically connected with the wellhead in the upper part, and a main exhaust valve, a seat 2 of which is installed in the bottom of the housing, and a float actuator for the exhaust valve. The cutter is equipped with an additional exhaust valve, a seat 3 of which is also installed in the bottom of the housing, and the shut-off elements 4, 5 of the exhaust valves are installed with the possibility of their sequential opening into the housing by one float actuator. The float actuator of the exhaust valves is made in the form of a console 6 fixed in the housing with a hinge 7 with the possibility of moving the console in a vertical plane. The console can be made in the form of a metal beam, rod, etc. The float 8 is rigidly fixed on the free end of the console. The float can be made of metal or other material that can withstand temperatures up to 200 ° C. A rod 9 is rigidly attached perpendicular to the console, which can be made in the form of a bar, pole, strap, etc., while the rod can be rigidly attached to the console, both above and below or inside the console body. It is advisable to fix the perpendicular rod to the console with equal shoulders relative to the console to prevent unbalancing of the exhaust valves, which are installed on different sides relative to the console. On a perpendicular rod 9, on opposite sides of the console 6, the thrust of the main valve 10 and the thrust of the additional valve 11 are freely mounted, the lower end of which is rigidly fixed with the corresponding locking element 4 and 5 of the exhaust valves. Each locking element of the exhaust valve is made with a guide shank, respectively 12 and 13, the length of which is greater than the stroke length of the corresponding locking element. Rods can be made, for example, in the form of metal plates, rods, tubes, etc. All parts of the steam cutoff are made of heat-resistant metal or alloy, such as steel. When performing traction, for example, in the form of a metal plate in the center of the upper part of the plate, a hole 14 with a diameter is provided, providing a free nozzle of the traction and its movement along the perpendicular rod. It is advisable to perform the length of the main valve rod corresponding to the distance at which the locking element completely covers the valve seat and the float is in a horizontal position. The thrust of the locking element of the additional exhaust valve is longer than the thrust of the locking element of the main valve. When performing rods, for example, in the form of plates, the elongation of the additional valve rod is carried out by vertically extending the holes 15 in the center of the upper part of the plate with a diameter providing a free nozzle of the rod and its movement along the perpendicular rod. It is advisable to extend the length of the thrust of the additional valve by half the full stroke length of the locking element of the main valve. In this case, the full stroke length of the auxiliary valve corresponds to half the stroke length of the main valve. The operability of the shut-off device is maintained with a slight increase or decrease in the length of the valve rods. In this case, the stroke length of the shut-off elements of the exhaust valves accordingly changes. An embodiment of the rods of the locking elements of the exhaust valves is possible, for example, in the form of rods of different lengths that freely pass through the holes in the perpendicular rod 9 with limiters for the vertical movement of the rods over the perpendicular rod, for example, in the form of a nut. Seats 2, 3 of the exhaust valves can be equipped with nozzles 16, 17 of various shapes to increase the throughput of the exhaust valves. Nozzles are made with the possibility of closing them with plugs to check the tightness of the cutter. A possible embodiment of the shut-off device, in which several exhaust valves are installed in the housing of the device, successively opening into the housing with a single float actuator.

Расстояние от шарнира консоли до середины перпендикулярной штанги определяют по формуле:The distance from the hinge of the console to the middle of the perpendicular rod is determined by the formula:

Figure 00000002
Figure 00000002

где l1 - расстояние от шарнира до центра поплавка, м;where l 1 is the distance from the hinge to the center of the float, m;

l2 - расстояние от шарнира до перпендикулярной штанги, м;l 2 - the distance from the hinge to the perpendicular rod, m;

ρж - плотность рабочей жидкости, кг/м3;ρ W - the density of the working fluid, kg / m 3 ;

ρпопл. - плотность поплавка и консоли, м;ρ pop - density of the float and console, m;

q - ускорение свободного падения, м/с2;q is the acceleration of gravity, m / s 2 ;

V - объем поплавка и консоли, м;V is the volume of the float and console, m;

Рраб. - давление среды в корпусе отсекателя пара, Па;P slave. - pressure of the medium in the case of the steam cutoff, Pa;

Sотв. - площадь выходного отверстия седла выпускного клапана, м2.S holes - the area of the outlet of the saddle of the exhaust valve, m 2 .

Исходя из конкретных условий эксплуатации отсекателя с учетом рабочих давлений и производительности скважин с условием обеспечения пропуска запорными элементами всей притекающей из скважины в корпус отсекателя жидкости задают величины ρпопл, V, Sотв и l1, при этом целесообразно уменьшать расстояние l2 - от шарнира до перпендикулярной штанги на величину не менее 20%.Based on the specific operating conditions clipper with the operating pressures and the productivity of wells under the condition ensuring the passage of the locking elements throughout inflowing from the wellbore into the housing clipper fluid predetermined value ρ Pople, V, S holes, and l 1, wherein it is advisable to reduce the distance l 2 - from the hinge to the perpendicular bar by at least 20%.

Отсекатели пара устанавливают в добычных галереях на устье каждой подземной добывающей скважины с образованием гидравлической связи скважины с верхней частью корпуса, при этом для предотвращения прямого воздействия потока жидкости на поплавок в верхней части корпуса устанавливают направляющий элемент, например, в виде отбойника (позицией на схеме не показано).Steam cutoffs are installed in production galleries at the mouth of each underground production well with the formation of a hydraulic connection between the well and the upper part of the body, while to prevent direct exposure to liquid flow on the float, a guide element is installed in the upper part of the body, for example, in the form of a chipper (the position in the diagram does not shown).

Работа отсекателя осуществляется следующим образом. Рассмотрим вариант установки в корпусе двух выпускных клапанов. Выпускные клапаны находятся в закрытом положении, запорные элементы 4 и 5 плотно прижаты к седлам 2 и 3 при прорыве пара в скважину. Уровень жидкости в корпусе 1 отсекателя находится ниже отметки, при которой архимедова сила, действующая на поплавок 8, меньше веса поплавка в жидкости. Открытие и закрытие запорных элементов 4 и 5 осуществляется только за счет архимедовой силы, действующей на поплавок 8. При конденсации пара в скважине и заполнении скважины и корпуса отсекателя добываемой жидкостью поплавок 8 погружается в жидкость, архимедова сила растет и в определенный момент поплавок всплывает, при этом консоль вместе с перпендикулярной штангой 9 также поднимается вверх и через тягу 10 происходит подъем запорного элемента 4 и открытие основного выпускного клапана. При дальнейшем всплытии поплавка 8, когда запорный элемент 4 основного выпускного клапана поднимется на расстояние больше половины его полного хода, начнет подниматься вверх запорный элемент 5 дополнительного выпускного клапана. При достижении поплавком крайнего верхнего положения оба выпускных клапана открыты и происходит истечение скважинной жидкости из корпуса отсекателя наружу, причем тяги 10 и 11 свободно перемещаются по перпендикулярной штанге 9. При снижении уровня скважинной жидкости в корпусе отсекателя поплавок 8 под действием собственного веса опускается, запорные элементы 4 и 5 перекрывают седла 2 и 3, при этом хвостовики 12, 13 запорных элементов обеспечивают фиксированное перемещение запорных элементов внутри седел. Процесс отбора жидкости продолжается до нового цикла прорыва пара в скважины. В этом случае вновь срабатывают запорные элементы, закрывая выпускные клапаны, перекрывают устье подземной скважины, и, как результат, происходит предотвращение поступления пара в горные выработки. Возможен вариант работы отсекателя, когда в корпусе устанавливается определенный динамический уровень скважинной жидкости, то есть приток жидкости в отсекатель равен его оттоку, в этом случае поплавок остается неподвижным, а уровень скважинной жидкости в корпусе запирает скопившийся над ним пар.The operation of the cutter is as follows. Consider installing two exhaust valves in the housing. The exhaust valves are in the closed position, the shut-off elements 4 and 5 are tightly pressed to the seats 2 and 3 when the steam breaks into the well. The liquid level in the housing 1 of the cutter is below the mark at which the Archimedean force acting on the float 8 is less than the weight of the float in the liquid. The opening and closing of the locking elements 4 and 5 is carried out only due to the Archimedean force acting on the float 8. When the condensation of steam in the well and filling the well and the shutter body with the produced fluid, the float 8 is immersed in the liquid, the Archimedean force grows and at a certain moment the float floats, when this console together with the perpendicular rod 9 also rises up and through the rod 10 is the lifting of the locking element 4 and the opening of the main exhaust valve. With the further emergence of the float 8, when the locking element 4 of the main exhaust valve rises to a distance of more than half of its full stroke, the locking element 5 of the additional exhaust valve will begin to rise. When the float reaches its extreme upper position, both outlet valves open and the borehole fluid flows out of the cutter body outward, and the rods 10 and 11 move freely along the perpendicular rod 9. When the borehole fluid level in the cutter body decreases, the float 8 is lowered by its own weight, locking elements 4 and 5 overlap the seats 2 and 3, while the shanks 12, 13 of the locking elements provide a fixed movement of the locking elements inside the seats. The fluid selection process continues until a new cycle of steam breakthrough into the wells. In this case, the shut-off elements work again, closing the exhaust valves, block the mouth of the underground well, and, as a result, steam is prevented from entering the mine workings. It is possible for the cutter to work when a certain dynamic level of the borehole fluid is established in the housing, i.e., the inflow of fluid into the cutter is equal to its outflow, in this case the float remains stationary, and the level of the borehole fluid in the housing locks the vapor accumulated above it.

Пример. Предложенный отсекатель может быть использован на Ярегском месторождении высоковязкой нефти со следующими характеристиками: глубина - 200 м, начальная пластовая температура - 8°С, пластовое давление - 0,1 МПа, толщина продуктивного пласта - 26 м, пористость - 26%, проницаемость - 3 мкм2, нефтенасыщенность - 87%, вязкость нефти - 12000 мПа·с, плотность нефти - 933 кг/м3. В качестве теплоносителя используют водяной насыщенный пар. В 4 квартале 2015 г. были изготовлены 4 опытных образца отсекателя пара и установлены на устьях добывающих скважин в блоке «Северный» нефтешахты №2. Размеры корпуса отсекателя: днище корпуса 537*124 (мм), высота боковых стенок 324 и 130 (мм). Длина поплавка 280 мм, диаметр поплавка 115 мм. Расстояние от шарнира консоли до центра поплавка - 336 мм. Расстояние от днища корпуса до низа поплавка при его горизонтальном положении - 15 мм, а от днища корпуса до центра консоли - 75 мм. Длина тяги основного выпускного клапана - 75 мм. Длина тяги дополнительного выпускного клапана - 87 мм. Расстояние между осями клапанов 36 мм. До установки отсекателей пара скважины эксплуатировались путем периодического открытия вручную устьевой задвижки для слива скважинной жидкости. Температура жидкости в скважинах равнялась 97-98°С. При периодической эксплуатации скважин дебит скважин колебался по нефти в среднем от 1,4 т/сут. до 1,7 т/сут., а по воде от 0,8 т/сут. до 1,6 т/сут. После выпуска жидкости из скважин наблюдался выход пара с давлением примерно 1 кг/см2. После установки заявляемых отсекателей пара в скважинах добываемая жидкость, истекаемая из устья скважины, проходила через корпус устройства и вытекала через выпускные клапаны в горную выработку. При прорыве пара клапаны закрывались, удерживая пар внутри корпуса до его конденсации. В процессе испытаний отсекателей пара дебиты скважин выросли примерно в 2 раза. Вместе с тем, в процессе работы отсекателей осуществлялся автоматический выброс песка, скопившегося у седел выпускных клапанов. Заявляемые отсекатели устойчиво работают со дня начала проведения опытно-промысловых работ по настоящее время, доказав свою работоспособность и надежность эксплуатации.Example. The proposed cutter can be used in the Yaregskoye field of high-viscosity oil with the following characteristics: depth - 200 m, initial reservoir temperature - 8 ° C, reservoir pressure - 0.1 MPa, reservoir thickness - 26 m, porosity - 26%, permeability - 3 μm 2 , oil saturation - 87%, oil viscosity - 12000 MPa · s, oil density - 933 kg / m 3 . As the heat carrier water saturated steam is used. In the 4th quarter of 2015, 4 prototypes of the steam cutter were manufactured and installed at the mouths of production wells in the Severny block of oil mine No. 2. Dimensions of the cutter body: the bottom of the housing 537 * 124 (mm), the height of the side walls 324 and 130 (mm). The length of the float is 280 mm, the diameter of the float is 115 mm. The distance from the console hinge to the center of the float is 336 mm. The distance from the bottom of the body to the bottom of the float when it is horizontal is 15 mm, and from the bottom of the body to the center of the console is 75 mm. The thrust length of the main exhaust valve is 75 mm. The traction length of the additional exhaust valve is 87 mm. The distance between the axes of the valves is 36 mm. Prior to the installation of steam cutoffs, the wells were operated by periodically manually opening the wellhead valve to drain the well fluid. The fluid temperature in the wells was 97-98 ° C. During periodic operation of the wells, the production rate of the wells ranged from an average of 1.4 tons per day for oil. up to 1.7 tons / day., and water from 0.8 tons / day. up to 1.6 t / day. After the liquid was discharged from the wells, steam was released at a pressure of about 1 kg / cm 2 . After installing the inventive steam cutoffs in the wells, the produced fluid flowing from the wellhead passed through the device body and flowed through the exhaust valves into the mine workings. During steam breakthrough, the valves were closed, holding the steam inside the housing until it condensed. In the process of testing steam cutoffs, well production rates increased approximately 2 times. At the same time, in the process of operation of the cut-outs, automatic ejection of sand accumulated at the seats of the exhaust valves was carried out. The inventive cut-offs have been working steadily from the day the pilot field work began to the present, having proved their operability and reliability of operation.

Claims (10)

Отсекатель пара для подземной скважины при термошахтной разработке нефтяных месторождений, содержащий корпус, гидравлически сообщающийся с устьем скважины, основной выпускной клапан, седло которого установлено в днище корпуса, и поплавковый привод выпускного клапана, отличающийся тем, что отсекатель снабжен дополнительным выпускным клапаном, седло которого также установлено в днище корпуса, причем запорные элементы выпускных клапанов установлены с возможностью их последовательного открытия внутрь корпуса с помощью одного поплавкового привода, который выполнен в виде консоли, шарнирно закрепленной в корпусе с возможностью перемещения консоли в вертикальной плоскости, на свободном конце которой закреплен поплавок, при этом выпускные клапаны установлены по разные стороны консоли, а их запорные элементы жестко соединены с тягами, свободно насаженными на штангу, жестко прикрепленную перпендикулярно к консоли, при этом длина тяги запорного элемента дополнительного выпускного клапана больше длины тяги запорного элемента основного клапана, причем каждый запорный элемент клапана выполнен снизу с направляющим хвостовиком, длина которого больше длины полного хода запорного элемента, а расстояние от шарнира консоли до середины перпендикулярной штанги определяют по формуле:Steam cutoff for an underground well during thermal mining of oil fields, comprising a housing hydraulically connected to the wellhead, a main exhaust valve, a seat of which is installed in the bottom of the housing, and a float actuator of an exhaust valve, characterized in that the shutoff valve is equipped with an additional exhaust valve, the seat of which is also installed in the bottom of the housing, and the locking elements of the exhaust valves are installed with the possibility of their sequential opening into the housing using a single float of the drive, which is made in the form of a console pivotally mounted in the housing with the possibility of moving the console in a vertical plane, on the free end of which a float is fixed, while the exhaust valves are installed on opposite sides of the console, and their shut-off elements are rigidly connected to rods freely mounted on a rod rigidly attached perpendicular to the console, while the length of the thrust of the locking element of the additional exhaust valve is greater than the length of the thrust of the locking element of the main valve, each locking element ent valve is formed below the guide shank whose length is longer than the full stroke of the locking element and the distance from the middle console of the hinge perpendicular to the rod determined by the formula:
Figure 00000003
,
Figure 00000003
, где l1 - расстояние от шарнира консоли до центра поплавка, м;where l 1 is the distance from the hinge of the console to the center of the float, m; l2 - расстояние от шарнира консоли до середины перпендикулярной штанги, м;l 2 is the distance from the hinge of the console to the middle of the perpendicular rod, m; ρж - плотность рабочей жидкости, кг/м3;ρ W - the density of the working fluid, kg / m 3 ; q - ускорение свободного падения, м/с2;q is the acceleration of gravity, m / s 2 ; ρпопл. - плотность поплавка и консоли, м;ρ pop - density of the float and console, m; V - объем поплавка и консоли, м;V is the volume of the float and console, m; Рраб. - давление среды в корпусе отсекателя пара, Па;P slave. - pressure of the medium in the case of the steam cutoff, Pa; Sотв. - площадь выходного отверстия седел выпускных клапанов, м2.S holes - the area of the outlet of the seats of the exhaust valves, m 2 .
RU2016111241A 2016-03-15 2016-03-15 Steam cutoff device for underground well in thermal-mining development of oil fields RU2625061C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016111241A RU2625061C1 (en) 2016-03-15 2016-03-15 Steam cutoff device for underground well in thermal-mining development of oil fields

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016111241A RU2625061C1 (en) 2016-03-15 2016-03-15 Steam cutoff device for underground well in thermal-mining development of oil fields

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2625061C1 true RU2625061C1 (en) 2017-07-11

Family

ID=59495584

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016111241A RU2625061C1 (en) 2016-03-15 2016-03-15 Steam cutoff device for underground well in thermal-mining development of oil fields

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2625061C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU197510U1 (en) * 2020-01-10 2020-05-12 Михаил Юрьевич Сергеев Steam valve

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU443963A1 (en) * 1972-01-11 1974-09-25 Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектно-Коснтрукторский Институт Комплексной Автоматизации Нефтяной И Газовой Промышленности Oil and gas flow cutter
US4646836A (en) * 1984-08-03 1987-03-03 Hydril Company Tertiary recovery method using inverted deviated holes
RU2199657C2 (en) * 2001-04-17 2003-02-27 ООО "ЛУКОЙЛ-Коми" Underground-surface method of development of high- viscosity oil deposit
RU2267604C1 (en) * 2005-03-09 2006-01-10 Аркадий Анатольевич Боксерман Mine oil field development method
RU100553U1 (en) * 2009-06-17 2010-12-20 ООО "ПечорНИПИнефть" HIGH-VISCOUS OIL FIELD DEVELOPMENT DEVICE

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU443963A1 (en) * 1972-01-11 1974-09-25 Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектно-Коснтрукторский Институт Комплексной Автоматизации Нефтяной И Газовой Промышленности Oil and gas flow cutter
US4646836A (en) * 1984-08-03 1987-03-03 Hydril Company Tertiary recovery method using inverted deviated holes
RU2199657C2 (en) * 2001-04-17 2003-02-27 ООО "ЛУКОЙЛ-Коми" Underground-surface method of development of high- viscosity oil deposit
RU2267604C1 (en) * 2005-03-09 2006-01-10 Аркадий Анатольевич Боксерман Mine oil field development method
RU100553U1 (en) * 2009-06-17 2010-12-20 ООО "ПечорНИПИнефть" HIGH-VISCOUS OIL FIELD DEVELOPMENT DEVICE

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU197510U1 (en) * 2020-01-10 2020-05-12 Михаил Юрьевич Сергеев Steam valve

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3451477A (en) Method and apparatus for effecting gas control in oil wells
EP2076654B1 (en) Method and apparatus for removing liquid from a gas well
NO20121506A1 (en) Auto-production invoicing tool
WO2018049364A1 (en) Downhole pump with controlled traveling valve
NO328407B1 (en) Method and service tool to selectively reduce wellbore pressure during pumping operations
CA3028055C (en) Controlled high pressure separator for production fluids
CN102791956A (en) Valve system
CN104153753A (en) Horizontal well volume fracturing tubular column and method based on conventional oil tube pressure dragging
US20230304383A1 (en) Suction cylinder exploitation device and method for marine natural gas hydrates
RU2625061C1 (en) Steam cutoff device for underground well in thermal-mining development of oil fields
US2808887A (en) Method for loosening stuck drill pipe
RU2147336C1 (en) Device for hydraulic-pulse treatment of bed
RU115408U1 (en) INSTALLATION FOR SIMULTANEOUSLY SEPARATE DEVELOPMENT OF TWO OPERATING OBJECTS ONE WELL
RU2330938C1 (en) Method of extraction of liquid out of gas producer
RU143019U1 (en) PACKER
RU2303116C1 (en) All-purpose valve for downhole motor
CN110778296B (en) Thickened oil cold production device suitable for shallow well layer
RU2608106C1 (en) Device for underground well at thermal well development of oil deposits
RU131075U1 (en) INSTALLATION FOR SIMULTANEOUS SEPARATE PRODUCTION AND PUMPING IN ONE WELL
RU2615188C1 (en) Well stage cementing method
RU2624838C1 (en) Method of operation of producing galleries of dip-working blocks at thermal development of oil fields
CN110630233B (en) Thickened oil cold production process suitable for shallow well layer
CN102828731B (en) Oil field water injection well dual-pressure cavity anti-blowout operation technology
RU43907U1 (en) ADJUSTABLE HYDRAULIC BOILER
US1896112A (en) Method of constructing and operating oil wells

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner