Скважинное автоматическое клапанное устройство

/0 51)5 Е 21 ОПИС ИЗО И 54)1 АНН КЛА 5( ор е гул быть Ьударсий и е нный оект- енноссти и можеттегазодобыва машинострое повышение э й испо пром Цель шленности и иром н ффек- после- рубнос за- ное Гейбови ивн ского донат го пр труб автом заглуш ния внутамерой ил ельство СССР 308 1964, ство СССР34/06, 1982. ом. Скважин ойство соде к 1 с клапа жи и 7 Х 5Й ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЭОВЕЕЕНИЯМ И ОТНИЫтиПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИ(56) Авторское свидетВ 164866, кл. Е 21 ВАвторское свицетелУ 1086125, кп. Е 21 В СКВАЖИННОЕ АВТОМАТИЧЕСКЕ УСТРОЙСТВОИзобретение относится кпотока жидкоьзовано в неф изобретения сти путем пер ельного сообщ остранства с ым пространст атическое уст енный патруб1645465 2 и 3 и элементом связи колонной 4насосно-компрессорных труб, размещенный внутри патрубка 1 и образующий с ним камеру 5 корпус 6, вкотором выполнены входные 7, выходные 8 и перепускные 9-11 каналыразмещен исполнительный механизм споршнями 12 - 14, имеющими различные диаметры, и с запорными элементами 15 и 16, установленными с воэможностью последовательного перекрытия перепускных каналов 9 и 11.Устройство снабжено дросселями 17и 18, установленными в перепускныхканалах 1 О и 11 корпуса 6, выполненыседла 19 и 20, а запорные элементы15 и 16 исполнительного механизмаразмещены с воэможностью взанмодейИзобретение относится к регуляторам потока жидкости и может быть использовано в нефтЕгазодобывающей промышленности и в машиностроении,Цель изобретения - повышение эффективности работы путем периодического последовательного сообщения 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 исполнения.Скважинное автоматическое клапанное устройство содержит заглушенный патрубок 1 с клапанами 2 и 3 и элементом связи с колонной 4 насоснокомпрессорных 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 поршнями 12 14, имеющими различные диаметры, и с запорными элементами 15 и 16, уста новленнымн с возможностью последовательного перекрытия перепускных каналов 9 и 11Устройство снабжено дросселями 17 н 18, установленными в перепускных каналах 1 О и 11 корпуса 6, причем в корпусе 6 выполнены седла 19 и 20, а запорные элементы 15 и 16 исполствия с седлами 19 и 20. УСтройствоможет быть размещено в обсаднойколонне 21 скважины или смонтированона устье скважины. Гаэ высокого давления, используемый в качестве рабочей среды подается во входной канал 7 под постоянным давлением Р .Давление в насосно-компрессорных 10 трубах повышается и находящаяся вподклапанной камере 5 вода вытесняется из нее через обратный клапан 3в поглощающий горизонт. При перемещении исполнительного механизма 15 . вверх запорный элемент 15 перекрывает перепускной канал 9. Выходящийгаэ совершает полезную работу, вынося нефть иэ скважины по межтрубнэму пространству, 2 ил,нительного механизма размещены с возможностью взаимодействия с седлами19 и 20.Устройство размещено в обсадной 30 колонне 21 скважины. Пакер 22 разобщает межтрубное пространство такимобразом, что эона перфорации 23 обсадной колонны 21 находится выше пакера 22. Вместо поршней 12 - 14 могутбыть использованы диафрагмы (мембраны) .Устройство может быть смонтировано на устье скважины (фиг, 2), а исполнительный механизм выполнен в 40 виде золотника. В этом случае входной канал 7 устройства соединен свыкидной линией 24 скважины до штуцера 25, а выходной канал 8 - с выкидной линией 24 скважины после шту цера 25. Задвижки 26, расходомер 27и манометр 28 служат для регулирования и контроля технологических процессов, осуществляемых в скважине спомощью устройства. Поршни 12 - 14соединены штоком 29 В корпусе 6 ипатрубке 1 выполнен канал 30,Устройство работает следующимобразом.Устройство работает, например,принагнетании В поглощающий Горизонт(не показано) накапливающейся в скважине пластовой воды в процессе извлечения нефти (фиг. 1) или газачфиг. 2) из екваенны.5 16Гаэ высокого давления (фиг. 1), используемый в качестве рабочей среды, подается во входной канал 7 под постоянным давлением Р,. При положении исполнительного механизма в крайнем нижнем положении гаэ проходит по перепускным каналам 9 и 10 и через выходной канал 8 выходит в камеру 5. Давление в насосно-компрессорных трубах (НКТ) начинает повышаться и находящаяся в подклапанной камере 5 вода вытесняется из нее через обратный клапан 3 в поглощающий горизонт, При этом расход газа и скорость повышения давления задаются положением дросселя 17, а давление в подклапанной камер 5 изме- нветсЯ от "МИИ До РМ КСС Р . После до" тижения давлением значения Гг макс исполнительный механизм начинает перемещаться вверх, так как алгебраическаь сумма усилий от поршней 12 14 под действием различных давлений становится направленной вверх. После минимального перемещения исполнительного механизма вверх усилие перемещения увеличивается вследствие повышения давления поп запорным элементом 6 до Р мак, Прн дальнейшем перемещении исполнительного механизма вверх запорный элемент 15 перекрывает перепускьой канал 9 и давление над поршнем 13 становится равным Р (Р,смаке Усилие прижатия клапана 15 к седлу 19 еще более увеличивается и в таком положении газ иэ подклапанного пространства НКТ по перепускному каналу 11 и каналу 30 выходит в межтрубное пространство скважины с давлением Р,. Выходящий гаэ совершает полезную работу, вынося нефть по межтрубному пространству из скважины, В результате перетока газа давление Р 2 макспонижается до Р минф подклапанная камера 5 НКТ через клапан 2 заполняется водой, а давление Рэми может повыситься, понизиться или остаться на первоначальном значении. Значение давления в межтрубном пространстве в момент времени достижения давления в подклапанной камере 5 значения РО мио обозначим Рмаке. При давлении Ри Рэмасисполнительный механизм начинает перемещаться вниз вначале замедленно, а после открытия запорного элемента 15 - с ускорением. В результате за порный элемент 16 перекрывает пере/ 45465бпускной канал 11 и газ иэ надклапанного пространства НКТ с давлением Рперетекает в подклапанную камеру 5,повышая в ней давление от Р м Идо( минРма.и работа устройства продолжается в описанной последовательности.Кроме того, автоматическое клапанное устройство, изображенное нафиг,2, содержит расхоцомер 27 и маФнометр 28 для учета совершаемой полезной работы, а исполнительный механизм его выполнен в виде золотни 15 кового переключателя. Источником высоконапорного газа является газоваяскважина, в которой давление Р формируется в выкидной линии 24 на уча"стке до штуцера 25, а давления Рммаке20 и Р к - после штуцера 25. Полезнаяработа газа как и в устройстве нафиг.1 совершается в ПКТ.Расчет конструктивных параметровустройства для его изготовления осуществляют в следующей последовательности. Значения давлений Р 1 Р1 ф 2 маке2 мин Рз макс и Ръ миц являютсязаданными для осуществления технологических операций в скважине. При30 возможности выбора Р 1 его принимаютпревышающим РСМОК на минимальнуювеличину, чтобы уменьшить потериэнергии. По известным значениям давлений рассчитывают отношения коэффициентов соотношения плошадей поршней2 - 4 (мембран) 1, Г и Г,Затем, принимая коэффициент соотнош ния любого поршня, например поршня2, равным единице (Г = 1), находят4 О Га и ЕЭ. После этого задают величины рабочей площаци любого из поршней (исходя из геометрических размеров всего устройства, обеспечениянеобходимых усилий срабатывания ищ др.) и с помощью коэффициентов Г,Г, Г определяют рабочие площадидвух других поршней,Дроссели 14 и 15 предназначены длярегулирования производительности и50 продолжительности всего цикла и этапов срабатывания устройства, Дроссель14 регулирует продолжительность повышения давления от Р миц до Ра макса дроссель 15 - процолжительностьснижения давления от макс до й мини повышения давления Рэм и доэ мииРэ максРабочие площади поршней выбраныиз соотношения1645465 ный патрубок с клапанами и элементомсвязи с колонной насосно-компрессорных труб, размещенный внутри патрубка и образующий с ним камеру корпусв котором выполнены входные, выходные и перепускные каналы и размещенисполнительный механизм с поршнями,имеющими различные диаметры, и с запорными элементами, установленнымис возможностью последовательногоперекрытия перепускных каналов, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью повышения эффективности работыпутем периодического последовательного сообщения внутритрубного пространства с камерой или с эатрубным пространством, оно снабжено дросселями,установленными в перепускных каналахкорпуса, причем в корпусе выполненыседла, а запорные элементы исполнительного механизма размещены с возможностью взаимодействия с седлами. й Р 1 Ре мйн 1 Ремокс Рэмокс 1 Рм 1 И-Р зуа кс Р 1 Р 9 млкс- коэффициенты соотношений рабочихплощадей поршнейили мембран Р - давление рабочейсреды на входе всепаратор,Ра е РймиМР, Рз мвц - давления в ограниченных скважинныхпространствах. 15 Формула изобретения Скважинное автоматическое клапанное устройство, содержащее заглушен-,Составитель В.Борискина Редактор Ю.Середа Техред М,Дидык Корректор А,ОбручарЗаказ 1330 Тираж 357 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент"г. Укгород ул, Гагарина, 101