SU1314148A1 - Способ газлифтной эксплуатации скважины - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к гидромашиностроению и м.б. использовано при подъеме жидкости с больших глубин . Цель изобретени  - повышение производительности и уменьшение расхода рабочего агента путем поддержани  оптимального состава газожидкостной смеси при изменении влагосо- держани  продукции. Способ включает подачу рабочего агента (РА) в меж (Л с со i 00 иг 1

Description

трубное пространство 9 фонтанной колонны 2, ввод РА в трубное,пространство 10 колонны 2, измерение расходного параметра продукции на выкидном трубопроводе 4 и изменение подачи РА в зависимости от изменени  расходного параметра. В качестве расходного параметра используют массовый расход продукции, а изменение подачи РА

Изобретение относитс  к гидромашиностроению , а именно к способам подъема жидкости с больших глубин.

Цель изобретени  - повышение производительности и уменьшение расхода рабочего агента путем поддержани  оптимального состава газожидкостной смеси при изменении влагосодержани  продукции.

На фиг. 1 схема тически представлено устройство, реализующее предлагаемый способ, общий вид, на фиг. 2 - газлифтный клапан, используемый, при реализации способа, продольный разрез , на фиг. 3 - вид А на фиг. 2, на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 2.

Устройство дл  реализации способа газлифтной эксплуатации скважины содержит эксплуатационную 1 и размещен ную в ней фонтанную 2 колонны, трубопровод дл  подачи газа с регул тором 3 давлени , выкидной трубопровод 4 и массовый расходомер 5 смеси. Выход массового расходомера 5 смеси через регул тор 6 соединен с блоком

7управлени  регул тора 3 давлени .

8точке ввода газа устанавливаетс  клапан 8, сообщающий межтрубное .9 и трубное 10 пространства.

Клапан содержит зар дный узел 11 (фиг. 2), регулировочный винт 12, пружину 13, поршень 14 со штоком 15, упор 16, корпус 17, сильфон 18, до- полнительньп сильфон 19, т ги 20, кольцо 21, дополнительную пружину 22, возвратную пружину 23, уплотни- тельные элементы 24 и 25, внутренний выступ 26, поперечную перегородку 27, полость 28 и канал 29.

Зар дный узел 11 расположен на боковой цилиндрической поверхности

производ т изменением давлени  нагнетани  РА и изменением разности давлений в трубном и межтрубном пространствах 10,9 в точке ввода РА. Изменение давлени  нагнетани  РА производ т пропорционально, а изменение разности давлений в межтрубных пространствах 10,9 - противофазно изменению массового расхода. 1 з.п, ф-лы, 4 ил,

5

0

5

5

корпуса 17 и предназначен дл  зар дки полости 28 клапана В сжатым азотом.

Способ газлифтной эксплуатации скважины включает подачу рабочего агента в межтрубное пространство 9 фонтанной колонны 2, ввод рабочего агента в трубное пространство 10 фонтанной колонны 2, измерение расходного параметра продукции на выкидном трубопроводе 4 и изменение подачи рабочего агента в зависимости от изменени  расходного параметра. Б качестве расходного параметра используют массовый расход продукции, а изменение подачи рабочего агента производ т изменением давлени  нагнетани  рабочего агента и изменением разности давлени в трубном 10 и межтрубном 9 пространствах в точке ввода рабочего агента. Изменение давлени  нагнетани  рабочего агента производ т пропорционально, а изменение разности давлений в трубном 10 и межтрубном 9 пространствах - противофазно изменению массового расхода.

Предлагаемый способ реализуетс  следующим образом.

В скважину через регул тор.3 давлени  в межтрубное пространство 9 подают газ от источника высокого давлени  Р . По межтрубному пространству 9 газ через клапан 8 поступает в трубное пространство 10 с давлением Р, в котором смешиваетс  с продукцией скважины, поступающей от забо  скважиныJ и подН1 маетс  с ней к устью.

В клапане 8 величина противодавлени , создающегос  при движении смеси в трубном пространстве 10 выше точки установки клапана 8, сравнива313

етс  с установленным в клапане 8 допустимым (Др5дд) превышением его давлени , действующим на входе клапана 8. В случае неравенства величины противодавлени  и установленного оА выходе узла сравнени  клапана 8 вырабатываетс  противодействие рассогласованию, которое пропорционально изменению противодавлени  измен ет проходное сечение клапана 8 (пропускную способность).

До спуска клапана в скважину полость 28 через узел 11 .зар дки зар жаетс  сжатым азотом на расчетное давление

расч

Р, - йРзод,

йр

ъад

де Р, - межтрубное давление в точке ввода газа в работающей 20 жине;

- допустимое превышение давлени , действующего на входе клапана (в межтрубном пространстве 9), над давле-- нием, действующим на выходе клапана (в трубном пространстве 10), в точке его установки. Регулировочным винтом 12 пружина 30

3 сжимаетс  с силой

т 1

Пр 13

Piafi, S,p,

где S, - эффективна  площадь сильфона 18,

Fnp,3 сила сжати  пружины 13, F - сила раст жени  дополни- тельной пружины 22 при зар женной полости 28 дополнительного сильфона 19. Сжата  пружина 13 через пгток 15 перемещает поршень 14 до упора 16 в корпусе 17. При этом поршень 14 полностью открывает канал 29.

Под действием давлени  зар дки полости 28 дополнительный сильфон 19, удлин  сь, подвижной своей частью через т ги 20 перемещает кольцо 21 до упора о поверхность поршн  14. Пр этом кольцо 21 полностью закрывает канал 29. Одновременно, при удлине- НИИ дополнительного сильфона 19 происходит раст жение дополнительной пружины 22. Создающеес  при ее раст жении усилие дополнительно (в

5 0

5

0

0

5

0 5

484

сумме с усилием пружины 13) прижимает поршень 14 к упору 16. Суммарное усилие от пружин 13 и 22 определ ет величину ЛРт,дд. В этом состо нии клапан 8 устанавливают в точке ввода газа.

Увеличение дебита скважины вызывает увеличение массы смеси, проход щей через массовый расходомер 5. Это увеличивает величину сигнала, поступающего с его выхода на регул тор 6, по сравнению с установленным на нем заданием М. В результате на выходе регул тора 6 формируетс  сигнал рассогласовани , который воздействует на регул тор 3 давлени  через блок 7 управлени . При этом воздействии регул тор 3 давлени  повьшзает на своем выходе давление Рр . Повьшгение давлени  через межтрубное пространство 9 в клапане 8 передаетс  на внешнюю эффективную поверхность дополнительного -сильфона 19. Он сжимаетс . уменьша  при этом нат жение дополнительной пружины 22. В результате суммарное усилие от двух пружин 13 и 22 на шток 15 поршн  14 за счет уменьшени  раст жени  дополнительной пружины 22, при сжатии дополнительного сильфона 19, уменьшаетс .

Это усилие соответствует новой .меньшей величине допустимого превышени  . Уменьшение приводит к сжатию сильфона 18, так как разница давлений между входом и выходом клапана 8 при увеличении Р превьш1ает вновь установленное значение PJqд.

Подвизкна  часть сильфона 18 увлекает за собой шток 15 с поршнем 14, что приводит к уменьшению поперечного проходного сечени  канала 29. При этом т ги 2и освобождают кольцо 21, которое возвратной пружиной 23 перемещаетс  в сторону открыти  канала 29. Однако,результирующее проходное поперечное сечение канала 29 устанавливаетс  большим,так как открытый при этом его сегмент больше по площади предыдущего , а узел сравнени , который управл ет перемещением поршн  14, поддержива  новое меньшее установленное значение ., устанавливает в результате своей работы сечение канала 29 таким, какое необходимо дл  обеспечени  установленной лР. разницы давлений между межтрубным 9 и трубным 10 пространствами.

5 1

Дл  большей эффективности изменени поперечного проходного сечени  клапана 8 канал 29 может быть выполнен, например, треугольной формы с вершиной , расположенной вдоль корпуса 17 в сторону перегородки 27, а основанием в сторону кольца 21.

В данном случае установлено меньше, что влечет за собой необходимость увеличивать вес столба сме- си, наход щегос  выше клапана 8, с целью выполнени  услови  поддержани  меньшей разницы . Дл  этого допустимое превьшение лР,,,, устанавливают меньшим, а проходное поперечное сечение канала 29 большим, что обеспечивает меньший расход газа в трубное пространство 10 и пузырьковый режим истечени  газа в продукцию этого пространства. Это уменьшает аэра- цию продукции и ут желение столба смеси в этом пространстве. При этой увеличиваетс  противодавление на забой , что снижает депрессию и тем самым дебит скважины до установленной на регул торе 6 величины М,.

Уменьшение расхода газа при этом условии, несмотр  на увеличение проходного поперечного сечени  канала 29, происходит за счет снижени  допустимого превьш1ени  ЛРэад давлени . При уменьшении дебита скважины уменьшаетс  проход ща  масса смеси через массовый расходомер 5. Величина сигнала с него, поступающа  на регул тор 6, становитс  меньше установленной на последнем заданной величины М,. Это приводит к формированию на выходе регул тора 6 сигнала рассог- ласовани , который воздействует через блок 7 управлени  на регул тор 3 давлени . При этом воздействии регул тор 3 давлени  понижает на своем выходе давление Рр , а следовательно и P.J . Понижение давлени  Р,, через межтрубное пространство 9. в клапане 8 передаетс  на внешнюю эффективную поверхность дополнительного сильфона 19. Он удлин етс , увеличива  при этом нат жение дополнительной пружины 2 2.

В результате усилие от двух пружин 12 и 22 на шток 15 поршн  14, за сче увеличени  раст жени  дополнительной пружины 22 при удлинении дополнительного сильфона 19, увеличиваетс . Это усилие соответствует новой большей величине допустимого превышени 

5 0 5

д г

с

5

486

&Р,,цд . Увеличение приводит к удлинению сильфона 18, так как разница давлений между входом и выходом клапана 8 при понижении Р становитс  меньше вновь установленного значени . Подвижна  часть сильфона 18 при этом перемещает шток 15 в поршнем 14 в сторону увеличени  поперечного проходного сечени  канала 29. При этом т ги 20 ведут в сторону удлинени  кольцо 21, которое перекрывает собой часть канала 29. При этом проходное сечение канала 29 уменьшаетс  (умень- Jпaeтc  сегмент отверсти , через который пропускаетс  газ).i

В результате прикрыти  канала 29 и увеличени  установленного значени  ьРэчд расход газа через него в трубное пространство 10 увеличиваетс , увеличиваетс  степень аэрации продукции в этом пространстве. Это приводит к облегчению столба смеси в этом пространстве, уменьшению противодавлени  на забой и тем самым увеличению депрессии и дебита скважины до установленной на регул торе 6 величины М,.

Таким образом, при увеличении (уменьшении) пластового давлени  без изменени  влагосодержани , что приводит к увеличению (уменьшению) дебита скважины, дл  сохранени  дебита скважины на заданном уровне в предлагаемом способе увеличивают (уменьшают ) давление в межтрубном пространстве , увеличивают (уменьшают) проходное поперечное сечение клапана и уменьшают (увеличивают) допустимое превьш1ение давлени , действующего в межтрубном пространстве, над давлением, действующим в этой точке трубного пространства.

При поступлении на забой скважины продукции с увеличивающейс  плотностью (что соответствует увеличению влагосодержани ; вес столба, за счет повьш1ени  D ,4. в трубном пространстве

г L

10 Bbmie и р ниже установки клапана 8, увеличиваетс . Это вызываетс  уменьшением выделени  вдоль фонтанной колонны труб в этом пространстве газа, так как дол  продукции нефти , из которой он вьщел етс  при увеличении влагосодержани , уменьшаетс . Поэтому, при увеличении влагосодержани  увеличиваетс  давление в клапане 8. Это вызывает перемещение штока 15 с поршнем 14 в сторону отк713

рыти -канала 29. Открытие канала 29 приводит к увеличению расхода газа через него и увеличению степени аэрации продукции в трубном пространстве 10 выше точки установки клапана 8, что влечет восстановление прежнего значени  средней плотности р, в этом пространстве и противодавлени  в точке установки клапана 8,

Однако вместе с этим в фонтанной колонне 2 труб ниже точки установки клапана 8, в св зи с увеличившимс  содержанием водв в продукции скважины , увеличиваетс  среднее значение плотности смеси р (фиг, 1). За счет этого вес столба смеси в этой части трубного пространства 10 уве- личиваетс . Это приводит к увеличению величины общего противодавлени  на забой скважины, что вызывает сни- жение депрессии и производительности скважины.;

В результате через массовый расходомер 5 проходит меньша  масса смеси. Это уменьшает величину сигнала на его выходе по сравнению с установленной величиной Mj на регул торе 6. Вследствие этого на выходе регул тора 6 формируетс  сигнал рассог ласовани , который воздействует на регул тор 3 давлени  через блок 7 управлени . При этом воздействии регул тор 3 давлени  понижает на своем выходе давление. Понижение давлени  через межтрубное пространство 9 в клапане 8 передаетс  на внешнюю эффективную поверхность дополнительного сильфона 19. Он удлин етс , увеличива  при этом нат жение дополни- тельной пружины 22. Это приводит совместно с действием пружины 13 к увеличению допустимого превьш1ени  и уменьшению проходного поперечного сечени  канала 29. За счет увеличе- ни  uPioiA происходит еще больша  аэраци  продукции в трубном простран48 .8

стве 10 выше точки установки клапана 8, а за счет уменьшени  проходного сечени  канала 29 уменьшение диаметра пузырьков газа, внедр емых через этот канал в смесь. Уменьшение диаметра пузырьков газа увеличивает стойкость эмульсионной формы движени смеси, котора  в данном случае необходима в св зи с большие уменьшением средней ее плотности в этом пространстве по сравнению с режимом, который описывалс  дл  случаев изменени  только пластового давлени  без изменени  влагосодержани .

Claims (2)

1.Способ газлифтной эксплуатации (скважины,включающий подачу рабочего агента в межтрубное пространство фонтанной колонны, ввод рабочего агента в трубное пространство фонтан

ной колонны, измерение расходного параметра продукции на выходном бопроводе и изменение подачи рабочег агента в зависимости от изменени  расходного параметра, отличающийс  тем, что, с целью повьш1е- ни  производительности и уменьшени  расхода рабочего агента путем поддержани  оптимального состава газо- жидкостн-ой смеси при изменении влагосодержани  продукции, в качестве расходного параметра используют массовый расход продукции, а изменение подачи рабочего агента производ т изменением давлени  нагнетани  рабочего агента и изменением разности давлений в трубном и межтрубном пространствах в точке ввода рабочего агента.

2.Способ по п. 1, о т л и ч а ю- щ и и с   тем, что изменение давле- ;ни  нагнетани  рабочего агента производ т пропорционально, а изменение разности давлений в трубном и меж- труьном пространствах - противофазно изменению массового расхода.

Фиг.2

jdM.

Фиг л

Редактор Н.Киштулинец

Составитель Ю.Никитченко

Техред М.Ходанич Корректор И.Шулла

Заказ .2198/40

Тираж 575Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, т. Ужгород, ул. Проектна , 4