Скважинное перепускное устройство
Полезная модель относится к скважинному нефтедобывающему оборудованию, предназначенному для добычи из скважины (или закачки в скважину) жидких сред, а именно к погружным перепускным устройствам для перепуска жидких сред из затрубного пространства и наоборот. Скважинное перепускное устройство содержит установленный в скважине на колонне труб клапан для перепуска с запорным элементом золотникового типа и электропривод запорного элемента. Клапан перепускает жидкость из напорной колонны труб через перепускное отверстие в затрубное пространство скважины и наоборот. Клапан для перепуска выполнен в виде размещенного в скважинной камере цилиндра с одним или несколькими перепускными отверстиями между внутренней полостью цилиндра и внутренней полостью скважинной камеры и каналом для перетока жидкости из внутренней полости цилиндра в затрубное пространство и обратно. Внутри цилиндра установлен упомянутый запорный элемент с возможностью его осевого перемещения относительно перепускных отверстий. Электропривод запорного элемента кинематически связан с ним через винтовую передачу. Полезная модель позволяет снизить требуемое осевое усилие на запорный элемент, и применить привод меньшей мощности на основе мироэлектродвигателя с питанием от литиевых высокоресурсных батарей, а также уменьшить габариты устройства, что дает возможность использовать ее как рабочий инструмент интеллектуального погружного автономного технологического устройства для обеспечения управляемого дискретного или пропорционального перетока жидкости в затрубное пространство и наоборот. 1 ил.
Полезная модель относится к скважинному нефтедобывающему оборудованию, предназначенному для добычи из скважины (или закачки в скважину) жидких сред, а именно к погружным перепускным устройствам для перепуска жидких сред из затрубного пространства и наоборот.
При добыче из скважины жидких сред, если давление на входе ниже критического или уровень жидкости окажется ниже входа насоса, в насос может попасть значительное количество свободного газа, что приведет к срыву подачи насоса. Последнее возможно, когда производительность насоса больше приточной характеристики скважины.
При этом подача насоса падает до нуля. Процесс срыва подачи является устойчивым, и без принятия специальных мер переход установки на нормальный режим практически невозможен. Работа установки в режиме срыва подачи приводит в первую очередь к перегреву электродвигателя насоса и кабеля подвода электроэнергии в районе насоса. Кроме того, отдельные узлы насоса будут работать в режиме сухого трения. Все это приводит к резкому снижению долговечности и надежности установки.
Известна скважинная насосная установка, в которой установлено устройство для устранения "газовой пробки", которое включает в себя трубопровод, соединяющий верхнюю часть насоса с его входом и узел типа обратного клапана, в котором запорный элемент (плунжер) выполняет одновременно роль золотника по отношению к входу указанного трубопровода (см. патент US №2219635, кл. 415-11, 1940). Недостатком этого устройства является то, что при выключении установки жидкость из колонны насосно-компрессорных труб будет вытекать через перепускное отверстие.
Наиболее близким к полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является скважинное перепускное устройство, содержащее установленный в скважине на колонне труб клапан для перепуска с запорным элементом золотникового типа, перепускающий жидкость из напорной колонны труб через перепускное отверстие в затрубное пространство скважины и наоборот, и электропривод запорного элемента, которое предназначено для защиты от срыва подачи при эксплуатации установок погружных центробежных электронасосов (см. патент RU 2319864, Кл. F04D 13/10, опубл. 20.03.2008). Недостатками известного устройства являются относительно высокое осевое усилие, необходимое для срабатывания устройства, что требует установки привода
высокой мощности, а также, как следствие, необходимость подачи внешнего питания и громоздкость устройства.
Задачей полезной модели является устранение указанных недостатков. Технический результат заключается в снижении требуемого осевого усилия на запорный элемент, что дает возможность применить привод меньшей мощности на основе мироэлектродвигателя с винтовой передачей и автономным питанием, например, от литиевых высокоресурсных батарей, а также уменьшить габариты устройства. Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что скважинное перепускное устройство содержит установленный в скважине на колонне труб клапан для перепуска с запорным элементом золотникового типа, перепускающий жидкость из напорной колонны труб через перепускное отверстие в затрубное пространство скважины и наоборот, и электропривод запорного элемента, при этом клапан для перепуска выполнен в виде размещенного в скважинной камере цилиндра с одним или несколькими перепускными отверстиями между внутренней полостью цилиндра и внутренней полостью скважинной камеры и каналом для перетока жидкости из внутренней полости цилиндра в затрубное пространство и обратно, и установленного внутри цилиндра упомянутого запорного элемента с возможностью его осевого перемещения относительно перепускных отверстий, причем электропривод запорного элемента кинематически связан с ним через винтовую передачу.
На чертеже изображено предлагаемое перепускное устройство.
Скважинное перепускное устройство 1 содержит перепускной клапан с запорным элементом 2 золотникового типа и электропривод запорного элемента 3. Клапан установлен в скважинной камере 4, которой может служить одна из секций колонны труб 5, и выполнен в виде цилиндра 6. Цилиндр 6 клапана имеет одно или несколько перепускных отверстий 7 между внутренней полостью цилиндра и внутренней полостью скважинной камеры и канал 8 для перетока жидкости из внутренней полости цилиндра в затрубное пространство и обратно. Запорный элемент 2 установлен внутри цилиндра 6 с возможностью осевого перемещения относительно перепускных отверстий. Электропривод 3 запорного элемента 2 кинематически связан с ним через винтовую передачу 9 и подключен к устройству управления 11 с датчиками давления 10.
Перепускное устройство работает следующим образом.
В обычном режиме работы скважинной насосной установки запорный элемент 2 перекрывает перепускные отверстия 7. Жидкая среда, откачиваемая насосом из скважины
по колонне труб, подается на поверхность, не проходя через клапан. При падении уровня откачиваемой из скважины жидкой среды ниже допустимого уровня, например когда подача насоса больше дебита скважины, разница давления между давлением в колонне труб выше насоса и в затрубном пространстве скважины превышает допустимую величину, что фиксируется датчиками давления 10. В результате устройство управления 11 запускает электропривод 3, который посредством винтовой передачи перемещает запорный элемент 2, что обеспечивает сообщение внутреннего пространства колонны труб через канал 8 с ее затрубным пространством. Как результат, часть подаваемой насосом из скважины жидкой среды начинает поступать в затрубное пространство, что приводит к повышению давления в затрубном пространстве и снижению разницы давления между давлением в колонне труб и в затрубном пространстве. При достижении заданной величины разницы указанных выше давлений по команде устройства управления запорный элемент 2 вновь перемещается и перекрывает перепускные отверстия 7.
Требуемое осевое усилие на запорный элемент в предлагаемом устройстве многократно ниже, чем в известных конструкциях. Это дает возможность применить привод меньшей мощности на основе мироэлектродвигателя с питанием от литиевых высокоресурсных батарей и редуктора с большим коэффициентом передачи. Т.е. сделать устройство полностью автономным, работающим по данным, полученным от датчиков давления. А малые габариты устройства (что достигается при снижении мощности электропривода) позволяют встраивать последнее в напорную колонну труб, не уменьшая проходное сечение ниже допустимых пределов.
Новое качество устройства (низкое потребление электроэнергии и малые габариты) позволяют значительно расширить область его применения, используя в различных технологиях эксплуатации нефтяных месторождений как рабочий инструмент интеллектуального автономного погружного технологического устройства для обеспечения управляемого дискретного или пропорционального перетока жидкости в затрубное пространство и наоборот.
Скважинное перепускное устройство, содержащее установленный в скважине на колонне труб клапан для перепуска с запорным элементом золотникового типа, перепускающий жидкость из напорной колонны труб через перепускное отверстие в затрубное пространство скважины и наоборот, и электропривод запорного элемента, отличающееся тем, что клапан для перепуска выполнен в виде размещенного в скважинной камере цилиндра с одним или несколькими перепускными отверстиями между внутренней полостью цилиндра и внутренней полостью скважинной камеры и каналом для перетока жидкости из внутренней полости цилиндра в затрубное пространство и обратно, и установленного внутри цилиндра упомянутого запорного элемента с возможностью его осевого перемещения относительно перепускных отверстий, причем электропривод запорного элемента кинематически связан с ним через винтовую передачу.
