Устройство для регулирования режима работы скважины — SU 1765368 (original) (raw)
СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 65368 А 19) 21 151) МИТЕТОТКРЫТИ ГОСУДАРСТВЕННЫИПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К АВТОРСК ВИДЕТЕЛ ЬСТВУ 2 Ос, щее из кор- ОО я от давле-тверстиямиЮ 1 а гаемому явз корпуса с нов, жестко тносится к нефтегазодоленности, а именно к доет быть применено для има работы скважины, в го давления, при их эксоящее из кор, сердечника рующими назма и переИзобретение о бывающей промыш быче нефти, и мож регулирования реж частности забойноплуатации.Известно устро пуса с радиальным с пружиной, втулки садками, поворотн водника,ИСТВО, СОСТ и каналами с дроссели ого механи меет техною, неболь- О жидкости(71) Нижневартовский научно-исследовательский и проектный институт нефти (72) М. 3. Шарифов, М, М. Рашидов, В, А. Леонов, Н, И, Бекиров, С, А. Алиев и О. И. Макеев (56) Авторское свидетельство СССР М 1694863, кл, Е 21 В 34/06, 1989, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ РЕЖИМА РАБОТЫ СКВАЖИНЫ(57) Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к добыче нефти, и может быть применено для регулирования режима работы скважин, в частности забойного давления, при их эксплуатации, Целью изобретения является повышение эффективности работы устройства при одновременном упрощении конструкции. Устройство включает полый корпус (К) с верхними и нижними каналами, поперечную перегородку (ЭЭ) с осевым отверстием, Выполнена ЭЭ с возможностью образования с К полости, Эод верхними каналами размещено седло с проходным отверстием, Одновременно в осевом отверстии ЭЭ и проходном отверстии седла размещен подвижный шток (Ш). В верхней части К размещен узел зарядки, Полость над ЭЭ выполнена герметичной и заполнена сжатым газом.В Ш с верхнего конца выполнено глухоеотверстие, а с нижнего конца - глухое осевое отверстие и ряды радиальных каналов,Установлен Ш с возможностью перекрытиярадиальных каналов ЭЭ в крайнем осевомположении, совмещения радиальных каналов с верхними каналами К в промежуточном полокении и перекрытиягидравлической связи нижнего осевого канала Ш с верхними каналами К в крайнемнижнем положении Ш. Площадь поперечного сечения Ш постоянна по всей его длинеСуммарная площадь поперечных сеченийрадиальных каналов Ш меньше площади поперечного сечения каналов К, Эод седлом вК выполнена полость, гидравлически сооб- Бщенная с его нижними каналами. На наружной поверхности нижнего конца Швыполнен ограничительный бурт. Эоддержание давления на забое скважины осуще- йствляется автоматически за счетдополнительного открытия или же частичного перекрытия радиальных каналов штока эпри изменении забойного давления, за счетчего и достигается поставленная цель. 2 з.п, Офлы,4 ил,%Я 1 Известно устройство, состоя пуса и затвора, открывающегос ния жидкости в канале между о корпуса. Наиболее близким к предла ляется устройство, состоящее и каналами, узла зарядки, сильфо связанных со штоком затвора. Однако такое устройство и логически сложную конструкци шую пропускную способность и10 15 20 25 30 35 40 45 50 при ограниченных диаметрах устройства, а также низкую надежность из-за сильфонных элементов, причем его область применения ограничена насосной эксплуатацией скважин.Целью изобретения является повышение эффективности работы устройства при одновременном упрощении его конструкции,Положительный эффект при использовании изобретения заключается в повышении дебита, срока службы и увеличении межремонтного периода работы насосной скважины за счет поддержания динамического уровня, а значит и забойного давления при рассогласованной работе системы пласт - насос из-за изменения приточной характеристики пласта, неправильного подбора подземного оборудования и пр.; в повышении добычи нефти при эксплуатации фонтанных и газлифтных скважин на сложно-построенных залежах за счет автоматического поддержания рационального забойного давления (или перепада давления на призабойной зоне) при различного рода внешних возмущающих воздействиях; нарушении стационарного притока жидкости из пласта; изменение обводненности, пластового и устьевого давлений; прорыве газа в скважину из подгазовой зоны пласта или газовой шапки; в снижении стоимости устройства за счет упрощения его конструкции.Цель изобретения достигается за счет того, что полость над перегородкой выполнена герметично и заполнена сжатым газом, в штоке с верхнего конца выполнено глухое отверстие, а с нижнего конца штока - глухое осевое отверстие и ряды радиальных каналов, при этом шток установлен с возможностью перекрытия радиальных каналов поперечной перегородкой в крайнем верхнем своем положении, совмещения радиальных каналов с верхними каналами корпуса в промежуточном положении и перекрытия гидравлической связи нижнего осевого канала штока с верхними каналами корпуса в крайнем нижнем положении штока, причем площадь поперечного сечения штока постоянна по всей его длине, а суммарная площадь поперечных сечений радиальных каналов штока меньше площади поперечного сечения каналов корпуса. Под седлом в корпусе выполнена полость, гидравлически сообщенная с его нижними каналами. На наружной поверхности нижнего конца штока выполнен ограничительный бурт.На фиг. 1 изображено устройство для регулирования режима работы насосной скважины: а) в открытом (исходном) положении; б) в закрытом положении; на фиг. 2 - устройство для фонтанной и газлифтной скважины; а) в закрытом (исходном) положении; б) в открытом положении; на фиг. 3 - принципиальная схема насосной скважины; на фиг. 4 - схема фонтанной и газлифтной скважины.Устройство содержит полый корпус 1 с верхними 2 и нижними 3 каналами, поперечную перегородку 4 с осевым отверстием, седло 5 с проходным отверстием, узел зарядки 6 и уплотнения 7. Устройство имеет подвижной шток 8 с ограничительным буртом 9, размещенный одновременно в осевом отверстии перегородки 4 и проходном отверстии седла 5, причем шток 8 с корпусом 1 образуют полость 10 буферной жидкости, полость 11 сжатого газа, полости 12 и 13, В штоке 8 с верхнего конца выполнено глухое отверстие 14 для увеличения объема с целью сокращения изменения давления в полости 11 сжатого газа при изменении его положения, а с нижнего конца штока 8 - глухое осевое отверстие 15 и ряды радиальных каналов 16, Причем площадь поперечного сечения штока 8 постоянна по всей его длине, а суммарная площадь сечений радиальных каналов 16 штока 8 меньше площади поперечного сечения каналов 2 и 3 корпуса 1, из-за чего сужение (дросселирование) потока добываемой жидкости при открытом положении устройства происходит в радиальных каналах 16 штока 8, Этот признак исключает действие давления жидкости в подъемнике на состояние устройства открыт - закрыт и обеспечивает управление работой устройства только от давления потока жидкости, действующей на нижнюю торцовую (поперечную) площадь штока 8,Устройство работает следующим образом,Перед спуском его в скважину полость 11 заполняется сжатым газом до давления, определенного исходя из значения рационального забойного давления, При этом используется уравнение баланса сил, действующих на поперечную площадь штока 8,т,е.Р . = Р Я,Р =Рз - р ц Л соза. где Рс - давление сжатого газа; 5 - поперечная площадь штока: Р - давление жидкости, при котором происходит перемещение штока; Рз - рациональное забойное давление; Л- расстояние между динамическим уровнем (или забоем) скважины и глубиной установки устройства; р -средняя плотностьжидкости на участке Л ; а - средний угол наклона на участке Л .; 9 -ускорение свободного падения,При насосном способе эксплуатации скважины устройство (см, фиг, 1) устанавливается на глубине выше, чем насос (см. фиг.3). Работа клапана происходит под действием давления жидкости в затрубном пространстве (через нижние каналы 3 корпуса 1) на поперечную площадь штока 8, т, е, когда динамический уровень не достигает заданной величины, устройство находитсяв открытом состоянии и пооция жидкости из лифта через каналы 16 поступает в затрубное пространство, При этом уровень жидкости в затрубном пространстве растет, за счет чего шток 8 перемещается вверх и пропускные каналы 16 перекрываются. 8 дальнейшем процесс повторяется, т. е, при падении уровня жидкости в затрубном пространстве шток 8 перемещается вниз и происходит переток части жидкости из лифта в затрубное пространство, Таким образом, поддерживается определенный (фиксированный) динамический уровень жидкости в затрубном пространстве, а значит и заданное давление на забое скважины,При фонтанном или газлифтном способах эксплуатации скважин устройство (см фиг, 2) может спускаться и устанавливаться в посадочный нипель 4 на "башмаке" лифта см, фиг, 4), В момент достижения давления жидкости заданной величины под штоком устройство открывается и происходит приток жидкости из пласта в лифт через радиальные каналы. Поддержание давления на забое скважины осуществляется автоматически за счет дополнительного открытия или же частичного перекрытия радиальных каналов штока при изменении забойного давления, т. е. если повышается забойное давление, увеличивается пропускная способность устройства за счет дополнительного открытия части радиальных каналов, А если снижается забойное давление, то уменьшается пропускная способность устройства за счет дополнительного перекрытия части радиальных каналов,Формула изобретения5 1, Устройство для регулирования режима работы скважины, включающее полыйкорпус с верхними и нижними каналами,поперечную перегородку с осевым отверстием, выполненную с возможностью обра 10 зования с корпусом полости, седло спроходным отверстием, размещенное подверхними каналами, подвижный шток, размещенный одновременно в осевом отверстии перегородки и проходном отверстии15 седла, и узел зарядки, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения эффективностив работе устройства при одновременном упрощении конструкции, полость над перегородкой выполнена герметичной и20 заполнена сжатым газом, в штоке с верхнего конца выполнено глухое отверстие, а снижнего конца штока - глухое осевое отверстие и ряды радиальных каналов, при этомшток установлен с возможностью перекры 25 тия радиальных каналов поперечной перегородкой в крайнем верхнем осевомположении, совмещения радиальных каналов с верхними каналами корпуса в промежуточном положении и перекрытия30 гидравлической связи нижнего осевого канала штока с верхними каналами корпуса вкрайнем нижнем положении штока, причемплощадь поперечного сечения штока постоянная по всей его длине, а суммарная пло 35 щадь поперечных сечений радиальныхканалов штока меньше площади поперечного сечения каналов корпуса.2, Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что под седлом в корпусе выполне 40 на полость, гидравлически сообщенная сего нижними каналами,3, Устройство по пп. 1 и 2, о т л и ч а ющ е е с я тем, что на наружной поверхностинижнего конца штока выполнен ограничи 45 тельный бурт.1765368 Составитель В,ШарифовРедактор 1 ехред М.Моргентал Корректор М,Петро роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужго Гагарина 10 Заказ 3363 ВНЛИПИ Го Тираж Подписноерственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5