Автоматическое глубинное устройство для перекрытия ствола скважин

Автоматическое глубинное устройство для перекрытия ствола скважин

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

АВТОМАТИЧЕСКОЕ ГЛУБИННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕКРЫТИЯ СТВОЛА СКВАЖ .НЫ по авт. св. № 859609, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы за счет сокращения времени срабатывания, радиальные отверстия в корпусе выполнены в виде пазов, верхняя стенка которых расположена выше верхнего торца подвижного стакана в его крайнем верхнем положении.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

З 511 E 21 В 34/Рб --.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ-, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 859609 (21) 3510784/22-03 (22) 28.09.82 (46) 15.04.84. Бюл. Ф 14 (72) В.А. Бахвалов и Е.А. Паненко (53) 622.276.5(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 859609, кл. Е 21 В 43/12, 1979 (прототип).

„„SU„„1086125 А (54)(57) АВТОМАТИЧЕСКОЕ ГЛУБИННОЕ

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕКРЫТИЯ СТВОЛА СКВАЖИНЫ по авт.св. N 859609, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы за счет сокращения времени срабатывания, радиальные отверстия в корпусе выполнены в виде пазов, верхняя стенка которых расположена выше верхнего торца подвижного стакана в его крайнем верхнем положении.

1 108б1

Изобретение относится к нефтедобыче, в частности к конструкциям глубинных устройств, которые автоматически производят перекрытие ствола скважины после прекращения отбора жидкости из скважины и открытия ствола скважины после начала отбора жидкости из скважины.

По основному авт.св. 9 859609 известно, автоматическое глубинное 1О устройство для перекрытия скважин, содержащее устанавливаемый на пакере корпус с радиальными отверстиями, в котором размещен жестко соединенный с ним патрубок, подвижный стакан, уста-15 новленный между корпусом и патрубком, и поршень, снабжено рабочим и управляющим подпружиненным поршнями и нижним и верхним золоч-никами с аксиальными каналами, причем рабочий поршень установлен в нижней части патрубка и жестко связан с нижним золотником и поршнем, который жестко связан с подвижным стаканом, а управляющий подпружиненный поршень установ- Zg лен в верхней части патрубка.и жестко связан с верхним золотником, при этом верхний и нижний золотники образуют камеру, сообщающуюся с подпакерным и надпакерным пространством, ЗО причем подвижный стакан выполнен с наклонными пазами, в которых установлен фиксатор его крайнего верхнего и нижнего положений E 1) °

Однако при эксплуатации этого

35 устройства в случае даже незначительного нарушения герметичности между подвижно сопряженными поверхностями

Ф корпуса подвижного стакана н патрубка, вызванного износом подвижных трущихся поверхностей, в кольцевую полость, образуемую внешней поверхностью патрубка, внутренней поверхностью корпуса и верхним торцом подвижного стакана, проникает откачиваемая из скважины жидкость. При

45 этом полость постепенно (в ряде случаев в течение нескольких месяцев) заполняется жидкостью, что увеличивает время срабатывания устройства при открытии ствола скважины после

50 пуска двигателя насоса. Это связано с тем, что жидкость, заполняющая внутреннюю полость, образованную наружной поверхностью патрубка, внутренней поверхностью корпуса и верхним торцом подвижного стакана, выполняет роль демпфера, препятствующего свободному перемещению подвижного ста25 2 кана. Движение подвижного стакана вверх существенно замедляется (в некоторых спучаях в десятки раз), так как для удаления жидкости иэ полости через зазоры в подвижных сопряжениях требуется определенное время, которое зависит от величины зазора и разности давлений в кольцевой полости, надпакерном и подпакерном пространствах. Увеличение времени срабатывания устройства,при открытии ствола скважины может привести к тому, что уровень жидкости в скважине может опуститься, хотя и на относительно короткое время, ниже динамического уровня, а в ряде случаев даже ниже уровня установки насоса в скважине. Это приводит при использовании электроцентробежных насосов к перегреву электродвигателя центробежного насоса, приводящему к выходу его из строя, а при использовании штанговых плунжерных насосов к выходу из строя лунжерного насоса из-за повышенного износа плунжерной пары, работающей в режиме полусухого трения. При этом межремонтный период скважины резко уменьшается.

Цель изобретения — повышение надежности работы скважины за счет уменьшения времени срабатывания.

Указанная цель достигается тем, что в автоматическом глубинном устройстве для перекрытия ствола скважины радиальные отверстия в корпусе выполнены в виде паэоь, верхняя стенка которых расположена выше верхнего торца подвижного стакана в его крайнем верхнем положении, Благодаря выполнению в корпусе радиальных отверстий в виде пазов, верхняя стенка которых расположена вьппе верхнего торца подвижного стакана в его крайнем положении, нарушение герметичности между подвижно сопряженными поверхностями корпуса, подвижного стакана и патрубка, вызываемое износом подвижных трущихся поверхностей в результате эксплуатации, не влияет на изменение условий работы устройства. Постоянство условий работы устройства определяется тем, что давление в кольцевой полости над верхним торцом подвижного стакана остается постоянным, равным подпакерному давлению, а значит остается постоянной и сила сопротивления перемещению вверх подвижного стакана.

Постоянство силы сопротивления пе3 10861 ремещению подвижного стакана, в частности вверх, приводит к тому, что время срабатывания устройства (время перемещения подвижного стакана из крайнего нижнего в крайнее

5 верхнее положение) остается постоянным за весь период эксплуатации устройства независимо от степени износа и нарушения герметичности подвижных сопряжений корпуса-патрубкагодвижного стакана, Благодаря постоянству времени срабатывания устройства, достигаемому за счет выполнения в корпусе радиальных отверстий в виде пазов, верхняя стенка которых расположена выше верхнего торца подвижного стакана в его верхнем положении, при запуске скважины в эксплуатацию исключаются условия, неблагоприятные для работы погружного оборудования (электродвигателя центробежного насоса или плунжерного насоса), за счет чего срок службы погруженного оборудования, в частности электродвигателей центробежных насосов плунжерных насосов, увеличивается, что влечет за собой увеличение межремонтного периода работы скважины.

На фиг.1 изображено устройство при открытомстволе скважины,продольный разрез; на фиг.2 — то же, при закрытом стволе скважины; на фиг.3 и 4 — виды А и Б на фиг ° 1 соответственно; на фиг.5 и 6 — виды В и Г на фиг.2 соответственно. 35

Автоматическое глубинное устройство для перекрытия ствола скважины содержит корпус 1, установленный в скважине на пакере 2. Внутри корпуса

1 размещен жестко соединенный с ним

40 патрубок 3, а в кольцевом пространстве между корпусом I и патрубком 3 размещен подвижный стакан 4. В корпусе 1 выполнены отверстия 5, в подвижном стакане 4 — отверстия 6, в пат45 рубке 3 — отверстия 7. Радиальные отверстия 6 и 7 выполнены цилиндрической формы,как правило одинакового диаметра.. Радиальные отверстия 5 в корпусе 1 выпэлнены в виде пазов, 50 ширина которых соответствует диаметру отверстий 6 и 7, а протяженность вдоль образующей корпуса 1 превышает диаметр отверстий 6 и 7, при этом верхняя стенка отверстия 5 расположена выше верхнего торца подвижного стакана 4 в егс крайнем верхнем положении, а нижняя стенка отверстия

25 4

5 совладает с нижними стенками отверстий 6 и 7 при крайнем верхнем положении подвижного стакана 4.

Посредством отверстий 5 кольцевая полость 1, образованная внешней поверхностью патрубка 3, внутренне поверхностью корпуса 1 и верхним торцом подвижного стакана 4 сообщены, когда устройство сообщает подпакерное пространство с надпакерным, отверстия 6, 5 и 7 совпадают между собой. В нижней части подвижный стакан 4 жестко связан с поршнем 8, на который оказывает давление среда подпакерного пространства. Нижняя часть патрубка 3 выполнена в виде камеры lt где размещен нижний золотник 9 и рабочий поршень 10 которые жестко взаимосвязаны между собой, а также с подвижным стаканом 4 и поршнем 8. Верхняя часть патрубка

3 выполнена в виде герметичной камеры 1Т1 с каналом, в котором размещен управляющий поршень 11, подпружиненный пружиной 12. На управляющий поршень 11 оказывает взаимодействие среда подпакерного пространства.

Управляющий поршень 11 жестко связан с верхним золотником 13, который размещен в камере Il патрубка 3. В нижнем 9 и верхнем 13 золотниках выполнены аксиальные каналы 14. Полость камеры fj соединена каналом 15 с

HBpIIGKepHbIM пространством, а каналом 16 — с подпакерным пространством.

В стенках подвижного стакана 4 выполнены наклонные пазы 17, в которых установлены фиксаторы 18 крайнего верхнего и нижнего положений стакана

4, закрепленные неподвижно на корпусе 1 устройства. В устройстве имеются также полость iY и кольцевая полость у.

Устройство работает следующим образом.

После остановки насоса давление в пространстве над пакером 2 увеличивается из-sa повышения уровня жидкости в скважине. В результате управляющий поршень 11 начинает опускаться, сжимая пружину 12. При этом жестко связанный с управляющим поршнем 11 верхний золотник 13 перемещается вниз и открывает отверстие канала 16, связывающего полость камеры 1 с падпакерным пространством.

В результате давление в полости ТУ и связанных с ней посредством аксиальных каналов 14 верхнем 13 и нижS 10861 нем 9 золотниках, полостях II и У возрастает и становится равным подпакерному давлению. Вследствие разности площадей рабочего поршня !О и поршня 8 рабочий поршень 10 совместно с нижним золотником 9 перемещается вниз и открывает отверстие канапа 15, соединяющего полость камеры 11 с надпакерным пространством.

В связи с тем, что рабочий поршень

10 жестко связан с поршнем 8 и подвижным стаканом 4 последние получают осевое перемещение вниз с одновременным радиальным поворотом. Тело подвижного стакана перекрывает отверстия 7 в патрубке 3, а тела патрубка 3 и корпуса 1 перекрывают отверстия 6 в подвижном стакане 4. Этим обеспечивается прекращение подачи жидкости .из подпакерного пространства о в надпакерное. Ствол скважины перекрыт. При этом отверстия в корпусе сообщают подпакерное пространство с кольцевой полостью, поддерживая в ней давление жидкости равное подпакерному давлению. При перекрытом стволе скважины (фиг.4) верхний золотник 13 перекрывает отверстие канала 15, соединяющего полость камеры с надпакерным,пространством. Отверстие канала 16, соединяющего полость камеры II с подпакерным пространством, открыто. Давление в полости камеры равно давлению в подпакерном пространстве.

После спуска насоса в скважину и пуска его в эксплуатацию давление в надпакерном пространстве уменьшает. ся вследствие понижения уровня жидкости в скважине.

40 управляющий поршень 11 вследствие уменьшения давления жидкости в надпакерном пространстве под действием пружины 12 движется вверх совместно с верхним золотником 13. При этом верхний золотник 13 открывает отверс45 тие канала 15, связывающего полость камеры Т1 с надпакерным пространством и закрывает отверстие канала 16, связывающего полость камеры 11 с подпакерным пространством. Давление в камере II становится равным надпакерному давлению. Вследствие умень25 Ь шения давления на рабочий поршень

10 по отношению к давлению на поршень 8, последний совместно с поршнем 10, нижним золотником 9 и подвижным стаканом 4 перемещается вверх; движение продолжается до перекрытия нижним золотником 9 отверстия канала 15, соединяющего полость камеры II с надпакерным пространством.

В результате осевого перемещения подвижного стакана 4 вверх и одновременного поворота его вокр;г оси (осуществляемое в результате взаимо действия рабочих поверхностей наклонных пазов 17 подвижного стакана

4 с фиксаторами 18, установленными непосредственно в корпусе 1 устройства) жидкость из кольцевой полости через отверстия 5 вытесняется в подпакерное пространство, и отверстия

5, 6 и 7 совмещаются, соединяя подпакерное и надпакерное пространство.

Скважина готова к эксплуатации. При этом время запуска скважины в эксплуатацию вследствие постоянства C времени срабатывания устройства остается постоянным, Время срабатывания устройства не зависит от нарушения герметичности подвижного .соединения патрубок-подвижный стакан-корпус.

Следует отметить, что паэы (отверстия) 5 в корпусе i выполняют либо аксиальными, либо наклонными к оси устройства, причем наклон пазов 5 к оси устройства выполняют противоположным по сравнению с наклоном пазов 17, выполненных в подвижном стакане 4, в которых установлены фиксаторы 18 крайнего верхнего и нижнего положений стакана 4..

Экономический эффект от использования изобретения достигается за счет уменьшения количества подземных ремонтов, связанных с заменой вышедшего из строя подземного насосного оборудования, снижения стоимости ремонтов и эа счет увели чения текущей добычи нефти, вследствие увеличения времени фактической работы скважины эа отчетный календарный период.

1086 125

1086125 диУб

ВНИИПИ Заказ 2207/31

Tape 564 Лодлисное

Филиал ППП "Патент", х. Ужгород, ул. Проектная, 4