SU1810493A1 - Клапанное устройство для глубинной насосной установки - Google Patents

Description

Изобретение относится к скважинному оборудованию и может быть использовано при добыче нефти погруженными электронасосами (ПЭН).

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей клапанного устройства путем обеспечения возможности прямой циркуляции жидкости при заданных расходах.

На фиг, 1 дана схема клапанного устройства (соответствует разрезу А-А на фиг. 2). на фиг. 2 - разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 3 седло верхнего клапана ниже его рабочей кромки. Полость корпуса сообщается свободным каналом с полостью трубной колонны, входящей в компоновку глубинной насосной установки. Через верхний клапан и радиальный канал полость корпуса сообщена с межтрубным пространством скважины, а через нижний клапан с полостью погруженного электронасоса. Расстояние между верхним и нижним клапанами в корпусе регламентируется величиной расхода жидкости через устройство при прямой ее циркуляции, Клапанное устройство имеет камеру с. подпружиненным штоком, нижний конец которого выведен из камеры и пропущен через седло верхнего клапана ниже его _ рабочей кромки, которая расположена над 5 нижним клапаном на определенном расстоянии, регламентируемом расходом жидкости при ее прямой циркуляции. Клапанное устройство обеспечивает возможность прямой циркуляции при заданных расходах жидкости, что обеспечивает расширение функциональных возможностей, 6 ил.

показано положение верхнего шарового затвора при достижении предельного расхода жидкости через полость устройства при прямой циркуляции из НКП в МП; на фиг. 4 положение верхнего затвора в позиции Закрыто при опрессовке НКТ или в момент остановки ПЭН; на фиг, 5 - положение шариковых затворов при работе ПЭН; на фиг. 6 - график приращения давления в НКТ при гидроударе в момент закрытия верхнего шарового затвора при отсутствии подпружиненного штока (прямые 1,2,3,4,5 соответ

1810493 А1 ствуют диаметрам и толщине труб 60 х 5, 73 х 7, 73 х 5,5, 89 х 8, 89 х 6,5 мм. Приращение давления в НКТ - ΔΡι, Δ Р 2.ΔΡ3, Δ Р4, ΔΡ5 заполняемых жидкостью с. удельным весом 1000, 12000, 13000, 1400, 1500 кг/м³с, с расходом Q -10'³м³/с.

Клапанное устройство (фиг. 1 и 2) состоит из корпуса 1 с соосно расположенными верхним клапаном, включающим шаровой затвор 2 и седло 3, и нижним клапаном, включающим шаровой затвор 4 и седло 5.

В корпусе 1 над верхним клапаном установлена камера 6 со штоком 7, подпружиненным пружиной 8, Нижний конец штока 7 выведен из камеры 6 и пропущен через седло 3 ниже его рабочей кромки.

Полость 1 сообщается свободным каналом 9 с полостью колонны НКТ (не показана), входящей в компоновку глубинной насосной установки.

Через верхний клапан и радиальный канал 10 полость корпуса сообщается с межтрубным пространством скважины, а через нижний клапан с полостью погружного эле.ктроприводного насоса (не показан).

Затвор 2 размещают в полости корпуса 1 на расстоянии от седла 3, определяемом величиной заданного расхода жидкости.

Пример расчета расстояния I от седла до затвора: величина I может быть определена из выражения где Яш ~ радиус шара (м).

рш и рж - удельный вес материала шара и жидкости (кгс/м³);

Ож ~ максимальный расход жидкости через клапан в режиме прямой циркуляции (м³/с);

а - ширина бокового окна (м) при их количестве, равном 4:

к - постоянная величина для данной конструкции клапана, определяемая эмпирически из условия

К = р · v = const.= 860,23 где р - давление над шаром (Па), v - средняя скорость потока над шаром (м/с),

Для конкретного клапана с исходными данными

Rm ⁼ 0,0143 м:

рш = 8700 кг/м³:

рж = 1000 кг/м³;

Qx = 6-W³m³/c:

а = 8-10³м:

К = 860,23 получим

I = ^{0 014} С⁸⁷⁰⁰ - ¹⁰⁰°) ‘ ⁶ · ¹⁰~³ ₌ · 8 · 10~³ · 860.23 = 0,032 м

Клапан работает следующим образом.

В процессе спуска в скважину клапанного устройства в компоновке с НКТ и ПЭН шариковые затворы 2 и 4 находятся в нижнем положении и жидкость из МП через каналы 10 и 9 поступает в полость НКТ, По завершении спуска компоновки на Заданную глубину производят опрессовку НКТ, для чего подают жидкость в НКТ с расходом не ниже (6-8) ·10³ м³/с. Шарик 2 поднимается до контакта со штоком 7 (фиг. 3) и плавно перемещает его внутрь камеры 6, при этом иэзбыток жидкости из камеры 6 вытесняется в канал 10. Движение шарика 4 перекрещивается после установки его в рабочей кромке седла 3 (фиг. 4). Не прекращая закачки жидкости поднимают давление, необходимое для опрессовки НКТ.

При рабочем режиме ПН шарики 2 и 4 занимают верхнее положение (фиг. 5), канал 10 закрыт, а нагнетаемая ПН жидкость подается по каналу 8 в полость НКТ.

При отключении ПН шарик 4 падает а нижнее седло 5, а верхний шарик 4 остается прижатым к верхнему седлу 3 (фиг, 4), При выравнивании давления в МП с давлением в НКТ верхний шарик 2 падает на шарик 4 (фиг. 1) и в таком положении могут осуществить как прямую циркуляцию (с расходом до 6-8 ·10'³ м³/с), так и обратную без ограничения расхода. В таком положении клапана осуществляется слив жидкости из НКТ при извлечении ПН из скважины, при этом жидкость вытекает из НКТ в МП по каналам 9 и 10.

Надежность слива из НКТ при их подъеме обеспечивается тем, что при повышенной скорости подъеме трубной компоновки шар 2 поднимается до упора в торец штока 7, но не перекроет седло 3, Прямая циркуляция обеспечивается расстоянием от верхнего шара 2 до седла 3 и силой пружины 8.

Claims (1)

1. Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

   Клапанное устройство длг! глубинной насосной установки, содержащее корпус с верхним и нижним соосными клапанами, полость которого сообщена открытым с колонной насосно-компрессорных труб, через нижний клапан - с глубинным насосом, а через верхний клапан и радиальный канал корпуса - с межтрубным пространством, о т личающееся тем, что, с целью обеспечения возможности прямой циркуляции . жидкости с заданным расходом, оно снабжено камерой, заглушенной сверху, и с подпружиненным штоком, при этом камера размещена в корпусе над его радиальным конец штока размещен в осевом каналёседканалом и над верхним клапаном, а нижний ла верхнего клапана.

   А-А