Газлифтный клапан

 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при добыче нефти и конденсата газлифтным способом. Газлифтный клапан состоит из узла зарядки 1, расположенного в верхнем конце стержня 2 переменного сечения, который перемещается в корпусе 3 с уплотнитепьным элементом 4 и нижним концом, жестко скрепленным с торцом сильфона 5 и штоком б, закрывающим перепускное отверстие 7, и подпружиненного пружиной 8 запорного элемента 9, закрывающего проходное сечение отверстия седла 10. Клапан имеет манжетные уплотнения 11, установленные 8 корпусе 3. герметизирующие отверстия 12 от отверстий 13, размещенных равномерно по окружности 8 корпусе 3 клапана полостей А.В. и С, сообщающихся между собой и затрубным и трубным пространствами через отверстия 12, перепускное отверстие 7. кольцевой зазор между максимальным поперечным диаметром запорного элемента 9 и внутренним диаметром корпуса 1 ил.

(19) Ки (1Ц 2 (51) 5 Е21В43 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 4951882/03 (22) 28.06.91 (46) 30.1293 Бюл. Na 47-48 (75) Нигай Ю.В„ Егоров П.И. Хакимов P.С„Ли Г.С. (73) Иигай Юрий Валентинович (54) ГАЗЛИФТНЫЙ КЛАПАН (57) Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при добыче нефти и конденсата газлифтным способом.

Газпифтный клапан состоит из узла зарядки 1, распопо>кенного в верхнем конце стержня 2 переменного сечения, который перемещается в корпусе 3 с уплотнительным элементом 4 и нижним концом, жестко скрепленным с торцом сильфона 5 и штоком 6, закрывающим перепускное отверстие 7, и подпружиненного пружиной 8 запорного элемента

9, закрывающего проходное сечение отверстия седла 10. Клапан имеет манжетные уплотнения 11, установленные в корпусе 3, герметизирующие отверстия 12 or отверстий 13, размещенных равномерно по окружности в корпусе 3 клапана, полостей

АВ. и С, сообщающихся между собой и затрубным и трубным пространствами через отверстия 12, перепускное отверстие 7, кольцевой зазор между максимальным поперечным диаметром запорного элемента 9 и внутренним диаметром корпуса 1 ил.

2005168

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к эксплуатации скважин, и может быть использовано при добыче нефти и конденсата. газлифтным способом.

Известен газлифтный клапан Мэрла моментального действия типа WMF — 12. содержащий корпус, узел зарядки, сильфон, шток. седло, главный клапан с осевцм каналом и пружиной.

Клапан работает следующим образом . пилотный клапан открывается. когда сумма сил, действующих из подьемных труб и об- садной колонны, превысит. силы давления в сильфоне, при этом давление в обсадной колонне передается на верхнюю поверхность главного клапана, под действием которого он открывается и перепускает рабочий агент иэ затрубного пространства в подъемные трубы. Клапан закрывается, когда давление в обсадной колонне снизится до величины, равной давлению в сильфо- не, Недостатком известного клапана является невозможность управления клапаном, преимущественно давлением в подъемной колонне, Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является газлифтный клапан, содержащий корпус с радиальным каналами, затвор с приводом, выполненным в виде штока с сильфоном, образующим с корпусом сильфонную камеру, заполненную сжатым газом, узел зарядки, стержень. установленный в сильфонной камере. один конец которого связан с сильфоном, а другой установлен в корпусе за пределами камеры.

Недостатками известного клапана являются ненадежность работы. затвора, обусловленная возникающими автоколебаниями, приводящими к расклепу седла, нена,цежNQ67h P0567hI /ИЛОМФНИЙ; ГР(9МВУИУИЩЧЭЩИМ

NVQK INQRWA 6 МОДЩЖОМ НРЯДРФЙРОЬ РОВНИ 6ИВФЕР Иб=а РРЛЬВРЮ OI-Q ЩЩР:

ЦФЛЬ ИИР6 ВЖНИЯ = ВОВЮЮРИИР йРДРФ= ности работы клапана за счет уменьшения е-еометрических размеров затвора, уменьшения хода штока (сжатия сильфона) и снижения автоколебаний штока.

Дретавлен 1ря цель дрвтигавтся тем, чу в гаэяИфтном клапане, содержащей коргус с радиальными каналами, затвор g pppIloдом, выпрлненным в аиде атока 6 вилЬфонрм, рбразующим с корпубрм аИлЬфоццу@ каМрру, заполнец 1ур сщащМ газРМ, уувл зарядки, стерженЬ. установлен@ Я ц ба= фрнной камере, один конец которогР связан

6 аИльфоном, а другоц уртд 1ррлец р орпубр за пределами камерц, лапай Вн65ж611 РРя= пружиненным дополнительным запорным элементом, размещенным свободно в корпусе. причем запорный элемент своим максимальным поперечным диаметром делит

5 внутреннюю часть корпуса на две части, одна из которых имеет седло под запорный элемент и полость, сообщающуюся с затрубным и трубным пространствами, другая часть над запорным элементом имеет канал, 10 одновременно являющийся отверстием седла затвора, а также полость, сообщающуюся с затрубным и трубным пространствами.

Установленный в клапане подпружиненный запорный элемент с седлом являет15 ся рабочим органом, что позволяет намного уменьшить геометрические размеры эатвора и использовать его со штоком и сильфоном в качестве командного органа.

Размещение подпружиненного допол20 нительного запорного элемента свободно без связи его со штоком и сильфоном обеспечивает.его плавное осевое перемещение вверх и вниз(открытие и закрытие клапана), а следовательно, — исключение жестких уда25 ров запорного элемента о седло. Тем самым повышается надежность работы клапана в целом.

Уменьшение геометрических размеров затвора и использование его как командно30 го органа обес печи вают значител ьное уменьшение хода штока и сильфона, что повышает надежность работы сильфона— главного узла гаэлифтного клапана — увеличением количества рабочих циклов сильфо35 на.

На чертеже изображен газлифтный клапан, общий вид, Газлифтный клапан состоит из узла зарядки I, расположенного в верхнем конце

40 стержня 2 переменного сечения, который перемещается в корпусе 3 с уплотнительнцм элементом 4 и нижним концом, жестко

6_#_PORROWNhlH 6 ХОЩРМ 6HRhfQWQ 5 И NTQKQM, 6; OOIIPhIOOIQРИМ НРРжУЕЕФ QSOOPeIIO 7

45 6ЮРНИФМ 5 И НРДНЯ ФИНРЮИМ НР ФИИРЙ

6 ДОИРЛНИХМЬНРГР MFlQPHQFQ OROMONO 9. закрывающего проходное сечение отверстия седла 10 сечением S< . Манжетные упг яртнбнИя )), установленные в корпусе 3, Щ. ГЕрМЕтИЭИрурт ОтрврСтИЭ 12 СЕчЕниЕм $у От отверстий 13 сечением 8><, выполненных равномерно пр окружности в корпусе 3 клаг1аИР. 1олости А, В и С сообщаются между

РР РД и эатРУбным и тРУбноым пРостРанстЯ 66МИ церер отвРрбтия 12, перепускнре ртOOP6qPQ 7 yQRhqOPQA ЭаэРР S.. . МеждУ щ рИМалЬццМ прперечныи диаметром Оз дрполньрущнргР прдпружиненного запор НОГА PRO/Op/O 9 И внутренним диаметром

IIQPllgPIl В ТЕЙ tlggIII III ОЕОбОДНО Оеенещен

2005168

РЗ (4)

З,Ф.»SÑ1 (5) дополнительный запорный элемент 9, отверстия 13 проходным сечением Sc, отвер-. стия седла 10, выходные каналы 14 сечение

З к. Газлифтный «лапан имеет также обратный клапан 15. 5

Конструктивно клапан выполняется тэк, чтобы: $0х Зс Х SeM_#_ (1)

X Зех»Зк.3 < Зс < Х Зу, (2) Гь + mg < hP(— - Sc ); Р) ж03 где Х $ — суммарная площадь входных 20 отверстий клапана (вход рабочего агента);

Sc — площадь отверстия седла клапана

2 рабочего органа:

X Звых — суммарная площадь выходных отверстий клапана (выход рабочего агента);

Зк.з, — площадь кольцевого зазора между максимальным поперечным диаметром . дополнительного запорного элемента и 0 внутренним диаметром корпуса в toA части. где свободно размещен дополнительный запорный элемент;

Sc — площадь отверстия седла затвора.

2 одновременно являющаяся перепускным 35 каналом; .

$у — суммарная площадь отверстий клапана. через которые передается управляющее. давление из трубного пространства;

Fn — усилие пружины;

mg — вес дополнительного запорного элемента;

Л P — минимальный перепад давления

НФ 9Я1ЯНФ;

Р=дорумееюалениб е Гйубинвюд 4ц

МЩ

Р>-трубное давление на глубине клапана;

0З вЂ” максимальный поперечный диаметр дополнительного запорного элемента;

З ф — эффективная площадь сильфона.

Газлифтный клапан работает следующим образом.

Перед спуском в скважину полость Е заряжается сжатым газом на расчетное дав- 55 ление. Под действием давления зарядки сильфона 5 шток 6 перекрывает отверстие седла затвора. Дополнительный запорный элемент 9 под воздействием усилия пружины 8 и собственного веса перекрывает отверстие седла 10 клапана рабочего органа, Клапан закрыт, в этом положении спускается в скважину.

В скважинных условиях в полость С через отверстия 12 передается трубное давление, в полость В через отверстия 13 передается затрубное давление, далее зэтрубное давление через кольцевой зазор передается в полость А. При этом баланс сил, действующих на дополнительный запорный элемент, выглядит следующим образом;

Fg= РЗ 4 +F +mg; (5) ю03

Fc= 3(— $ñ )+Рт Sc (6) ж0 где Fs — усилие, создаваемое на закрытие отверстия седла клапана рабочего органа;

Fo — усилие, создаваемое на открытие отверстия седла клапана рабочего органа.

Клапан открывается только тогда, когда усилие, действующее на эффективную пло-, щадь сильфона, превысит усилие, создаваемое сияьфоном зарядным давлением;

Рт (Зэф - Sc ) Рз Sc > с, (7) где Fc — усилие, создаваемое сильфоном зарядным давлением.

При соблюдении неравенства (7) шток 6 клапана поднимается и открывает перепускное отверстие 7, вследствие чего в поло-. сти А давление выравнивается до трубного из условия неравенства (2). В этот момент усилие, создаваемое на закрытие отверстия седла tÎ, по уравнению (5) уменьшается, э усилие, создаваемое на открытие отверстия седла 10, по уравнению (6) остается прежним, Исходя из неравенства (3), F< превысит F3 и дополнительный запорный щр щщ g щщ11щщещ1 р верхнее положзрце, рщщв проходное сечение седла 10 рабочего органа для прохода рабочего агента. Клапан открыт. При снижении трубного давления и давления в полости С до определенного значения, при котором усилие, создаваемое сильфоном 5 под воздействием эатрубного давления, превысит усилие, действующее на сильфон 5 под воздействием управляющих командным органом давлений, шток 6 закрывает отверстие седла затвора сечением Зс, после чего давление в полости А возрастает до эатрубного и дополнительный запорный элемент под воздействием Ь Р уходит в нижнее положение.

Клапан закрыт.

2005168

Авторское свидетельство СССР

М 744118, кл. Е 21 В 43/00, 1980.

Формула изобретения.

Техред М.Моргентал . Корректор M. Ткач

Редактор А,Бер

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Заказ 34?5

Г1р1иэвс>дс|венно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина 101 (56) А.П.Силаш. Добыча и транспорт нефти и газа, ч,1. M.: Недра, 1980, с.202.

ГАЗЛИФТНЫЙ КЛАПАН, содержащий корпус с радиальными каналами, затвор с приводом, выполненным в виде штока с сильфоном, образующим с корпусом сильфаиную камеру, заполненную сжатым газом, узел зарядки, стержень, установленный в сильфонной камере, один конец которого связан с сильфоном, а другой расположен в корпусе под сильфонной камерой. отличающийся тем, что, с целью повышения надежности в работе клайана за счет уменьшения геометрических размеров затвора. уменьшения хода штока и снижения автоколебаний штока, он снабжен расположенным в корпусе под штоком подпружиненным запорным элементом с седлом, образующим с нижней частью корпуса камеру, сообщенную с затрубным пространством, причем полость корпуса над седлом запорного элемента сообщена с затрубным пространством.