Регулируемый штуцер нефтегазодобывающей скважины

Регулируемое устьевое сопротивление в штуцерной камере арматуры нефтегазодобывающей скважины (регулируемый штуцер). Позволит быстро менять и контролировать устьевое сопротивление без остановки скважины. Выполнен на базе стандартной штуцерной камеры Ш 251. В корпус колодки камеры вставлена разрезная втулка, втулка с надрезами и вкручивается фиксирующая втулка. В разрезную втулку вставляется диск-отсекатель на штоке, шток вкручивается в резьбовое отверстие в головке колодки. При осевом перемещении штока, площадь штуцирующей прорези изменяется.

Предлагаемая модель предназначена для плавного изменения устьевого сопротивления без остановки скважины, стравливания давления при открытом шибере задвижки.

Устьевое сопротивление (штуцер) устанавливается, как на затруб, так и на манифольд. Штуцер установленный на манифольд ограничивает расход пластовой жидкости выбрасываемый в нефтесборочный коллектор и приводит его в соответствие с притоком жидкости из нефтеносного пласта. Таким образом уровень жидкости в затрубном пространстве стабилизируется.

При установки штуцера на затруб, в затрубном пространстве создается определенное давление, главным образом для вывода точки дегазации из пласта и поднятия ее выше приемной сетки электрического центробежного насоса. Этим достигается более устойчивая работа ЭЦН

В процессе эксплуатации скважины сопротивления на затрубе и манифольде периодически меняются для поддержания оптимального режима работы скважины.

Для замены обычного штуцера необходимо остановить скважину (ЭЦН ШГН и т.д.), перекрыть секущую, манифольдную, затрубную задвижки, стравить давление через пробоотборник, демонтировать колодку штуцерной камеры, заменить штуцер и вернув все в рабочие положение запустить погружное оборудование. В полевых условиях эти действия часто бывают трудно выполнимы. Например:

1. Секущая задвижка полностью не закрывается из-за износа шибера. В этом случае перекрывают задвижку в автоматическом групповом замерном устройстве. И растравливают всю коллекторную трубу зачастую прямо на кустовую площадку. Это занимает много времени не говоря о вреде нанесенном экологии.

2. Заморожена одна из задвижек или пробоотбрник.

3. Не закрывается манифольная или затрубная задвижка. В этом случае приходится менять штуцер на газирующей скважине, а это нарушение техники безопасности.

4. После замены штуцера долгое время не удается запустить ЭЦН из-за турбинного вращения.

5. ЭЦН не удается запустить (клинит) из-за оседания на его лопатках твердых частиц, Это происходит особенно часто после гидроразрыва пласта.

Предлагаемая конструкция позволит избежать этих осложнений, упростит и ускорит замену устьевого сопротивления, увеличит межремонтный период погружного оборудования. Кроме того появляется возможность бесступенчатого регулирования площади отверстия и его контроль. Особенно актуально быстрое изменение штуцера без остановки ЭЦН при выводе скважины в режим после гидроразрыва пласта, так как требуется точная регулировка потока жидкости определяющаяся двумя факторами: Высокой концентрацией взвешенных частиц и достаточным охолождением ЭЦН.

Модель выполнена на базе стандартной штуцерной камеры Ш 251 изображенной на чертеже (фигура 1) применяемой на всех нефтяных месторождениях Западной Сибири путем доработки колодки штуцерной камеры. Усовершенствованная колодка изображена на чертежах (фигура 2, фигура 3).

Состав изделия (фигура-2 фигура 3):

1 Контргайка.

2 Уплотнение.

3 Шайба.

4 Колодка штуцерной камеры.

5 Вытяжной шток.

6 Втулка со штуцирующей прорезью.

7 Уплотнительное резиновое кольцо.

8 Диск-отсекатель.

9 Втулка с канавками.

10 Корончатая гайка.

11 Шплинт.

12 Фиксирующая втулка.

13 Шпонка.

СБОРКА ИЗДЕЛИЯ

В головке колодки штуцерной камеры 4 просверливается отверстие и нарезается резьба. В корпус колодки 4 вставляется втулка 6 и ориентируется прорезью в сторону профрезерованного отверстия в корпусе колодки. Ширина прорези 10 мм внутренний диаметр 28 мм длина втулки - 70 мм.

Затем в головку колодки 4 вкручиваем шток 5 с насажанным на него диском 8 с резиновым уплотнительным кольцом 7. Шпонка 13 обеспечивает вращение диска 8 при поворотах штока 5. Это уменьшит вероятность заклинивания или затирания диска 8 во втулке 6 при его осевых перемещениях. Корончатой гайкой 10 обеспечиваем небольшой технологический зазор, необходимый для компенсации погрешностей при изготовлении деталей. Гайку 10 шплинтуем шплинтом 11. Далее в корпус колодки вставляем втулку 9 и ориентируем ее одной из канавок в сторону отверстия в корпусе колодки. Канавки на втулке 9 выполняют роль минимального штуцерного отверстия (глубина канавки 3 мм ширина 3 мм) это необходимо для предотвращения аварийных ситуаций (забивание пропантом, и т.д.). Внутренний диаметр втулки 9 немного меньше диаметра диска 8, таким образом, при любых действиях оператора всегда остается отверстие (в нашем 2 случае 9 мм ²). Так как износ (проточка) штудирующего отверстия при его малых площадях происходит быстрее на втулке 9 выполняется несколько канавок. Затем втулку 6 и 9 фиксируем втулкой 12. Вкручивая ее в корпус колодки.

Настройка изделия:

После сборки, вращая шток 5, закручиваем его до упора диска 8 во втулку 9, это есть начало отсчета. Подбирая по толщине шайбу 3 выставляем размер L до заранее оговоренной величины предположим 25 мм.

Устанавливая колодку на устьевую арматуру штуцирующее отверстие желательно ориентировать в низ путем подбора шайб и уплотнений, на головку колодки наносится метка.

Работа изделия:

Ослабив контргайку 1 выкручиваем шток 5 на необходимую длину и подправив уплотнение 2 затягиваем контргайку. Площадь штудирующего отверстия подсчитываем умножая ширину прорези втулки 6 на величину удлинения штока от первоначальной длинны L плюс площадь минимального штуцера (9мм²)

Таким образом в нашем случае площадь отверстия можно изменять от 9 мм ² до 650 мм², что соответствует диаметру отверстия от 3.4 мм до 28.8 мм.

Ближайший аналог коленчатый регулируемый штуцер описан в учебном пособии для ВУЗов "Машины и оборудование для добычи нефти и газа" Г.И.Молчанов А.Г.Молчанов. Москва 1984 г. Издательство Недра. Описанная Молчановым конструкция выполняет те же задачи бесступенчатого регулирования за счет осевого перемещения шпинделя с конусной насадкой входящей в гнездо. Из-за переменного профиля насадки площадь кольцевого отверстия между гнездом и насадкой меняется. Данная конструкция имеет ряд недостатков: ее масса около 80 кг, трудоемкость монтажа - демонтажа при профилактическом и капитальном ремонте скважин, сложность замены конусной насадки и штуцера при износе, сложность расчета площади кольцевого отверстия сложность и дороговизна конструкции. Основной недостаток: при малых диаметрах штуцирующего отверстия возможно забивание пропантом. В связи с этим на месторождениях Западной Сибири данная модель практически не используется.

Предлагаемая модель весит 9 кг и ее изготовление возможно в небольших мастерских или базах производственного обеспечения.

Регулируемый штуцер нефтегазодобывающей скважины, состоящий из корпуса и колодки штуцерной камеры Ш-251, отличающийся тем, что, с целью более быстрой и простой замены и контроля устьевого сопротивления, его бесступенчатого регулирования, в колодку камеры вставляется втулка со штуцирующей прорезью и втулка с канавками, которые фиксируются втулкой с резьбой, в головке колодки выполняется резьбовое отверстие под шток, во втулку с прорезью входит диск отсекатель на штоке, при осевом перемещении диска происходит изменение площади штуцирующей прорези.