SU1645465A1 - Скважинное автоматическое клапанное устройство - Google Patents

Description

1

(21)4331967/03

(22)06.10.87

(46) 30.04.91. Бюл. № 16

(71)Волгоградский государственны. научно-исследовательский и проектный институт нефт ной промышленности

(72)В.И.Смирнов и А.А.Гейбович (53) 622.276:5 (088.3)

(56) Авторское свидетельство СССР № 164866, кл, Е 21 В 33/08, 1964.

Авторское свидетельство СССР № 1086125, кл. Е 21 В 34/06, 1982.

(54) СКВАЖИННОЕ АВТОМАТИЧЕСКОЕ КЛАПАННОЕ УСТРОЙСТВО

(57) Изобретение относитс  к регул торам потока жидкости и может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности и в машиностроении. Цель изобретени  - повышение эффективности путем периодического последовательного сообщени  внутритрубно- го пространства с камерой или с за- труСиым пространством. Скважинное автоматическое устройство содержит заглушенный патрубок 1 с клапанами

Фиг.1

2 и 3 и элементом св зи колонной 4 насосно-компрессорных труб, размещенный внутри патрубка 1 и образующий с ним камеру 5 корпус 6, в котором выполнены входные 7, выходные 8 и перепускные 9-11 каналы ;: размещен исполнительный механизм с поршн ми 12 - 14, имеющими различные диаметры, и с запорными элемен- тами 15 и 16, установленными с возможностью последовательного перекрыти  перепускных каналов 9 и 11. Устройство снабжено дроссел ми 17 и 18, установленными в перепускных каналах 10 и 11 корпуса 6, выполнен седла 19 и 20, а запорные элементы 15 и 16 исполнительного механизма размещены с возможностью взаимодейИзобретение относитс  к регул торам потока жидкости и может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности и в машиностроении.

Цель изобретени  - повышение эффективности работы путем периодического последовательного сообщени  внутритрубного пространства с камерой или с затрубным пространством.

На фиг.1 показана схема предлагаемого скважинного автоматического клапанного устройства} на фиг,2 - вариант автоматического клапанного устройства поверхностного исполнени 

Скважинное автоматическое клапанное устройство содержит заглушенный патрубок 1 с клапанами 2 и 3 и элементом св зи с колонной 4 насосно- компрессорных труб, размещенный внутри патрубка 1 и образующий с ним камеру 5 корпус 6, в котором выполнены входные 7, выходные 8 и перепускные 9-11 каналы и размещен исполнительный механизм с поршн ми 12 - 14, имеющими различные диаметры, и с запорными элементами 15 и 16, установленными с возможностью последовательного перекрыти  перепускных каналов 9 и 11.

Устройство снабжено дроссел ми 17 и 18, установленными в перепускных каналах 10 и 11 корпуса 6, причем в корпусе 6 выполнены седла 19 и 20, а запорные элементы 15 и 16 исполстви  с седлами 19 и 20. Устройство может быть размещено в обсадной колонне 21 скважины или смонтирован на устье скважины. Газ высокого давлени , используемый в качестве рабочей среды подаетс  во входной канал 7 под посто нным давлением Р. Давление в насосно-компрессорных трубах повышаетс  и наход ща с  в подклапанной камере 5 вода вытесн етс  из нее через обратный клапан 3 в поглощающий- горизонт. При перемещении исполнительного механизма вверх запорный элемент 15 перекрывает перепускной канал 9. Выход щий газ- совершает полезную работу, вынос  нефть из скважины по межтрубному пространству. 2 ил.

0

0

нительного механизма размещены с возможностью взаимодействи  с седлами 19 и 20.

Устройство размещено в обсадной колонне 21 скважины. Пакер 22 разобщает межтрубное пространство таким образом, что зона перфорации 23 обсадной колонны 21 находитс  выше па- кера 22. Вместо поршней 12 - 14 могут с быть использованы диафрагмы (мембраны ) .

Устройство может быть смонтировано на устье скважины (фиг. 2), а исполнительный механизм выполнен в виде золотника. В этом случае входной канал 7 устройства соединен с выкидной линией 24 скважины до штуцера 25, а выходной канал 8 - с выкидной линией 24 скважины после штуцера 25. Задвижки 26, расходомер 27 и манометр 28 служат дл  регулировани  и контрол  технологических процессов , осуществл емых в скважине с помощью устройства. Поршни 12-14 соединены штоком 29. В корпусе 6 и патрубке 1 выполнен канал 30.

Устройство работает следующим образом.

Устройство работает, например,при нагнетании в поглощающий горизонт (не показано) накапливающейс  в скважине пластовой воды в процессе извлечени  нефти (фиг. 1) или газа (фиг. 2) из скважины.

5

0

5

Га- высокого давлени  (фиг. 1), используемый в качестве рабочей среды , подаетс  во входной канал 7 под посто нным давлением Р... При положении исполнительного механизма в крайнем нижнем положении газ проходит по перепускным каналам 9 и 10 и через выходной канал 8 выходит в камеру 5. Давление в насосно-ком- прессорных трубах (НКТ) начинает повышатьс  и наход ща с  в подклапан- ной камере 5 вода вытесн етс  из нее через обратный клапан 3 в поглощающий горизонт. При этом расход газа и скорость повышени  давлени  задаютс  положением дроссел  17, а давление Р подклапанной камере. 5 измен етс  от Р

мик

до Р . После

2 Mate

достижени  давлением значени  Р исполнительный механизм начинает перемещатьс  вверх, так как алгебраическа  сумма усилий от поршней 12 14под действием различных давлений становитс  направленной вверх. После минимального перемещени  исполнительного механизма вверх усилие перемещени  увеличиваетс  вследствие повышени  давлени  поп запорным элементом ;6 до При дальнейшем перемещении исполнительного механизма вверх запорный элемент 15 перекрывает перепускьой канал 9 и давление на поршнем 13 становитс  равным Р АОДЮ - М Усилие прижати  клапана 15 к седлу

19 еще более увеличиваетс  и в таком положении газ из подклапанного пространства НКТ по перепускному каналу 11 и каналу 30 выходит в межтрубное пространство скважины с давлением РЗ/ЦИМ- Выход щий газ совершает полезную работу, вынос  нефть по межтрубному пространству из скважины. В результате перетока газа давление Рамокспонижаетс  до , подкла- панна  камера 5 НКТ через клапан 2 заполн етс  водой, а давление РЭ/МИН может повыситьс , понизитьс  или остатьс  на первоначальном значении. Значение давлени  в межтрубном пространстве в момент времени достижени  давлени  в подклапанной камере 5 значени  Р WMM обозначим Р ддаке При давлении и РЭМОКСИСПОЛНИ тельньй механизм начинает перемещатьс  вниз вначале замедленно, а после открыти  запорного элемента

15- с ускорением. В результате запорный элемент 16 перекрывает пере

5

0

5

пускной канал 11 и газ из надклапан- ного пространства НКТ с давлением Р,- перетекает в подклапанную камеру 5, повыша  в ней давление от Р 1 макс и Работа устройства продол- жаетс  в описанной последовательности .

Кроме того, автоматическое клапанное устройство, изображенное на фиг.2, содержит расходомер 27 и манометр 28 дл  учета совершаемой по- леэной работы, а исполнительный механизм его выполнен в виде золотникового переключател . Источником высоконапорного газа  вл етс  газова  скважина, в которой давление Р формируетс  в выкидной линии 24 на уча стке до штуцера 25, а давлени  Pjvt0(c и - после штуцера 25. Полезна  работа газа как и в устройстве на фиг.1 совершаетс  в НКТ.

Расчет конструктивных- параметров устройства дл  его изготовлени  осуществл ют в следующей последовательности . Значени  давлений Р., макс

и Р}Мин  вл ютс 

2АЛИИ р макс заданными дл  осуществлени  технологических операций в скважине. При

0 возможности выбора Р его принимают превышающим Ргма(е(.на минимальную величину, чтобы уменьшить потери энергии. По известным значени м давлений рассчитывают отношени  коэффи5 циентов соотношени  плошадей поршней 2-4 (мембран) Ј , f% и f, fj. Затем, принима  коэффициент соотношени  любого поршн , например поршн  2, равным единице (f 1), наход т

40 fj

и fПосле этого задают величины рабочей площади любого из поршней (исход  из геометрических размеров всего устройства, обеспечени  необходимых усилий срабатывани  и

ДР.) и с помощью коэффициентов f, f2, f$ определ ют рабочие площади двух других поршней.

Дроссели 14 и 15 предназначены дл  регулировани  производительности и

продолжительности всего цикла и этапов срабатывани  устройства. Дроссель 14 регулирует продолжительность повышени  давлени  от Pj WM H до Р маис & дроссель 15 - продолжительность

снижени  давлени  от 4 мим и повышени  давлени  и до

Ч Макс- Рабочие площади порвжей выбраны из соотношени 

„ 1Е4Айй.:Равии)i LiE4«fliЈ) .

рэ/мо е

p2.«a ULlPlA aj(e 2мл ко

где Гц, f, fj - коэффициенты соотношений рабочих площадей поршней или мембран; Р - давление рабочей среды на входе в сепаратор}

рг макс Р2 ««(

Р3/иаке давлени  в ограниченных скважинных пространствах.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Скважинное автоматическое клапанное устройство, содержащее заглушен-;

   Фиг. 2

   ный патрубок с клапанами и элементом св зи с колонной насосно-компрессор ных труб, размещенный внутри патрубка и образующий с ним камеру корпус в котором выполнены входные, выходные и перепускные каналы и размещен исполнительный механизм с поршн ми, имеющими различные диаметры, и с запорными элементами, установленными с возможностью последовательного перекрыти  перепускных каналов, о т- личающе-ес  тем, что, с целью повышени  эффективности работы

   5 путем периодического последовательного сообщени  внутритрубного пространства с камерой или с затрубным пространством , оно снабжено дроссел ми, установленными в перепускных каналах

   Q корпуса, причем в корпусе выполнены седла, а запорные элементы исполнительного механизма размещены с возможностью взаимодействи  с седлами.