Способ газлифтной эксплуатации скважины

Способ газлифтной эксплуатации скважины

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к гидромашиностроению и м.б. использовано при подъеме жидкости с больших глубин . Цель изобретения - повышение производительности и уменьшение расхода рабочего агента путем поддержания оптимального состава газожидкостной смеси при изменении влагосодержания продукции. Способ включает подачу рабочего агента (РА) в меж (Л с со i 00 иг 1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСГ)УБЛИ К (19) (11) А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

od nюЯуискйЬНинЫ

&а7райню гиагеима

Рр

Диг. E

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР .

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3971063/25-06 (22) 24. 10, 85 (46) 30.05.87. Бюл. У 20 (71) Казахский научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности (72) В.А.Филатов (53) 621.67 1(088.8) (56) Силаш А.П.Добыча и транспорт нефти и газа. М.: Недра, 1980, с.84.

Авторское свидетельство СССР

У 883369, кл. Е 21 В 47/60, 1981. (51) 4 F 04 F 1 20 Е 21 В 47/00 (54) СПОСОБ ГАЗЛИФТНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ

СКВАЖИНЫ (57) Изобретение относится к гидромашиностроению и м.б. использовано при подъеме жидкости с больших глу бин. Цель изобретения — повышение производительности и уменьшение расхода рабочего агента путем поддержания оптимального состава газожидкостной смеси при изменении влагосодержания продукции. Способ включает подачу рабочего агента (PA) в меж1314148 трубное пространство 9 фонтанной ко- производят изменением давления нагнелонны 2, ввод PA в трубное простран- тания PA и изменением разности давлество 10 колонны 2, измерение расход- ний в трубном и межтрубном пространного параметра продукции на выкидном ствах 10,9 в точке ввода РА. Изменетрубопроводе 4 и изменение подачи ние давления нагнетания PA проиэвоPA в зависимости от изменения рас- дят пропорционально, а изменение разходного параметра.В качестве расходного ности давлений в межтрубных пространпараметра используют массовый расход ствах 10,9 — противофазно изменению продукции, а изменение подачи PA массового расхода. t з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к гидромашиностроению, а именно к способам подъема жидкости с больших глубин.

Цель изобретения — повышение производительности и уменьшение расхода 5 рабочего агента путем поддержания оптимального состава газожидкостной смеси при изменении влагосодержания продукции.

На фиг. 1 схематически представле10 но устройство, реализующее предлагаемый способ, общий вид, на фиг. 2 газлифтный клапан, используемый.при реализации способа, продольный раз15 реэ, на фиг. 3 — вид А на фиг. 2, на фиг. 4 — разрез Б-Б на фиг. 2.

Устройство для реализации способа газлифтной эксплуатации скважины содержит эксплуатационную 1 и размещен. ную в ней фонтанную 2 колонны, тру20 бопровод для подачи газа с регулятором 3 давления, выкидной трубопровод

4 и массовый расходомер 5 смеси. Выход массового расходомера 5 смеси через регулятор 6 соединен с блоком

7 управления регулятора 3 давления.

В точке ввода газа устанавливается клапан 8, сообщающий межтрубное .9 и трубное 10 пространства.

Клапан содержит зарядный узел 11 (фиг. 2), регулировочный винт 12, пружину 13, поршень 14 со штоком l5, упор 16, корпус 17, сильфон 18, дополнительный сильфон 19, тяги 20, кольцо 21 дополнительную пружину

22, возвратную пружину 23, уплотнительные элементы 24 и 25, внутренний выступ 26, поперечную перегородку

27, полость 28 и канал 29.

Зарядный узел 11 расположен на боковой цилиндрической поверхности корпуса 17 и предназначен для зарядки полости 28 клапана 8 сжатым азотом.

Способ газлифтной эксплуатации скважины включает подачу рабочего агента в межтрубное пространство 9 фонтанной колонны 2, ввод рабочего агента в трубное пространство 10 фонтанной колонны 2, измерение расходного параметра продукции на выкидном трубопроводе 4 и изменение подачи рабочего агента в зависимости от изменения расходного параметра. В качестве расходного параметра используют массовый расход продукции, а изменение подачи рабочего агента производят изменением давления наг-. нетания рабочего агента и изменением разности давлений в трубном 10 и межтрубном 9 пространствах в точке ввода рабочего агента. Изменение давления нагнетания рабочего агента производят пропорционально, а изменение разности давлений в трубном 1О и межтрубном 9 пространствах — противофазно изменению массового расхода.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом

В скважину через регулятор 3 давления в межтрубное пространство 9 подают газ от источника высокого давления P . По межтрубному пространстР ву 9 газ через клапан 8 поступает в трубное пространство 10 с давлением

P, в котором смешивается с продукцйей скважины, поступающей от забоя скважины, и поднимается с ней к устью.

В клапане 8 величина противодавления, создающегося при движении смеси в трубном пространстве 10 выше точки установки клапана 8, сравнива1314148 рлсч = Рэ — ь Р зад» где P — межтрубное давление в точэ ке ввода газа в работающей 20 жине;

Ь Р а — допустимое превьппение давления, действующего на входе клапана (в межтрубном пространстве 9), над давле-25 нием, действующим на выходе клапана (в трубном пространстве 10), в точке его установки.

Регулировочным винтом 12 пружина 30

13 сжимается с силой

+пр прм пр Рэаф, Sъ р»

35 где S — эффективная площадь сильэр фона 18;

F, — сила сжатия пружины 13;

F — сила растяжения дополни- 40 пргл тельной пружины 22 при заряженной полости 28 дополнительного сильфона 19.

Сжатая пружина 13 через шток 15 перемещает поршень 14 до упора 16 в 45 корпусе 17. При этом поршень 14 полностью открывает канал 29.

Под действием давления зарядки полости 28 дополнительный сильфон 19, удлиняясь, подвижной своей частью через тяги 20 перемещает кольцо 21 до упора о поверхность поршня 14. При этом кольцо 21 полностью закрывает канал 29. Одновременно, при удлинении дополнительного сильфона 19 происходит растяжение дополнительной пружины 22. Создающееся при ее растяжении усилие дополнительно (в ется с установленным в клапане 8 допустимым (ЛР,„ ) превышением его давления, действующим на входе клапана

8. В: случае неравенства величины противодавления и установленного 5

ЬР на выходе узла сравнения клапана 8 вырабатывается противодействие рассогласованию, которое пропорционально изменению противодавления изменяет проходное сечение клапана 10

8 (пропускную способность).

До спуска клапана в скважину полость 28 через узел 11 зарядки заряжается сжатым азотом на расчетное давление 15 сумме с усилием пружины 13) прижимает поршень 14 к упору 16. Суммарное усилие от пружин 13 и 22 определяет величину ЬР а . В этом состоянии клапан 8 устанавливают в точке ввода газа.

Увеличение дебита скважины вызывает увеличение массы смеси, проходящей через массовый расходомер 5.

Это увеличивает величину сигнала, поступающего с его выхода на регулятор 6, по сравнению с установленным на нем заданием Мэ. В результате на выходе регулятора 6 формируется сигнал рассогласования, который воздействует на регулятор 3 давления через блок 7 управления. При этом воздействии регулятор 3 давления повьппает на

1 своем выходе давление Рр . Повьппение давления через межтрубное пространство 9 в клапане 8 передается на внешнюю эффективную поверхность дополнительного .сильфона 19. Он сжимается„уменьшая при этом натяжение дополнительной пружины 22. В результате суммарное усилие от двух пружин

13 и 22 на шток 15 поршня 14 за счет уменьшения растяжения дополнительной пружины 22, при сжатии дополнительного сильфона 19, уменьшается.

Это усилие соответствует новой .меньшей величине допустимого превышения аР „. Уменьшение ЬР приводит к сжатйю сильфона 18, так как разница давлений между входом и выI ходом клапана 8 при увеличении P превьппает вновь установленное значение Р «.

Подвижная часть сильфона 18 увлекает эа собой шток 15 с поршнем 14, что приводит к уменьшению поперечного проходного сечения канала 29. При этом тяги 20 освобождают кольцо 21, которое возвратной пружиной 23 перемещается в сторону открытия канала 29.

Однако, результирующее проходное поперечное сечение канала 29 устанавливается большим,так как открытый при этом его сегмент больше по площади предыдущего, а узел сравнения, который управляет перемещением поршня .14, поддерживая новое меньшее установленное значение 6Рэа » устанавливает в результате своей работы сечение канала 29 таким, какое необходимо для обеспечения установленной йР „» разницы давлений между межтрубным 9 и трубным 10 пространствами.

1314148

Для большей эффективности изменения поперечного проходного сечения клапана 8 канал 29 может быть выполнен, например, треугольной формы с вершиной, расположенной вдоль корпуса 17 в сторону перегородки 27, а основанием в сторону кольца 21.

В данном случае hP установлено меньше, что влечет за собой необходимость увеличивать вес столба смеси, находящегося выше клапана 8, с целью выполнения условия поддержания меньшей разницы дР „ . Для этого допустимое превышение ьР д устанавливают меньшим, а проходйое поперечное сечение канала 29 большим, что обеспечивает меньший расход газа в трубное пространство 10 и пузырьковый

f5 режим истечения газа в продукцию этого пространства. Это уменьшает аэрацию продукции и утяжеление столба смеси в этом пространстве. При этой увеличивается противодавление на забой, что снижает депрессию и тем самым дебит скважины до установленной на регуляторе б величины N

25

Уменьшение расхода газа при этом условии, несмотря на увеличение проходного поперечного сечения канала

29, происходит за счет снижения допустимого превышения hÐ давления.

При уменьшении дебита скважины уменьшается проходящая масса смеси через массовый расходомер 5. Величина сигнала с него, поступающая на регулятор 6, становится меньше установленной на последнем заданной величины

М . Это приводит к формированию на выходе регулятора 6 сигнала рассогласования, который воздействует через блок 7 управления на регулятор . 3 давления. При этом воздействии ре40 и Р . Понижение давления Р . через межтрубное пространство 9. в клапане

8 передается на внешнюю эффективную поверхность дополнительного сильфона

19. Он удлиняется, увеличивая при этом натяжение дополнительной пружины 22.

В результате усилие от двух пружин

12 и 22 на шток 15 поршня 14, за счет увеличения растяжения дополнительной пружины 22 при удлинении дополнительного сильфона 19, увеличивается. Это усилие соответствует новой большей величине допустимого превышения гулятор 3 давления понижает на своем

I выходе давление Р, а. следовательно, 45

hP „„ . Увеличение Р приводит к удлинению сильфона 18, так как разница давлений между входом и выходом

I клапана 8 при понижении P становитP ся меньше вновь установленного значения. Подвижная часть сильфона 18 при этом перемещает шток 15 в поршнем 14 в сторону увеличения поперечного проходного сечения канала 29. При этом тяги 20 ведут в сторону удлинения кольцо 21, которое перекрывает собой часть канала 29. При этом проходное сечение канала 29 уменьшается (уменьшается сегмент отверстия, через который пропускается газ).

В результате прикрытия канала 29 и увеличения установленного значения

hP расход газа через него в трубное пространство 10 увеличивается, увеличивается степень аэрации продукции в этом пространстве. Это приводит к облегчению столба смеси в этом пространстве, уменьшению противодавления на забой и тем самым увеличению депрессии и дебита скважины до установленной на регуляторе 6 величины M .

Таким образом, при увеличении (уменьшении) пластового Давления без изменения влагосодержания, что приводит к увеличению (уменьшению) дебита скважины, для сохранения дебита скважины на заданном уровне в предлагаемом способе увеличивают (уменьшают) давление в межтрубном пространстве, увеличивают (уменьшают) проходное поперечное сечение клапана и уменьшают (увеличивают) допустимое превышение hÐ С,А давления, действующего в межтрубном пространстве, над давлением, действующим в этой точке трубного пространства.

При поступлении на забой скважины продукции с увеличивающейся плотностью (что соответствует увеличению влагосодержания) вес столба, за счет повышения р „в трубном пространстве

10 выше и а ниже установки клапа см на 8, увеличивается. Это вызывается уменьшением выделения вдоль фонтанной колонны труб в этом пространстве газа, так как доля продукции нефти, из которой он выделяется при увеличении влагосодержания, уменьшается. Поэтому, при увеличении влагосодержания увеличивается давление в клапане 8. Это вызывает перемещение штока 15 с поршнем 14 в сторону отк1314148 рытия канала 29. Открытие канала 29 приводит к увеличению расхода газа через него и увеличению степени аэрации продукции в трубном пространстве

10 выше точки установки клапана 8, что влечет восстановление прежнего значения средней плотности О ц в этом пространстве и противодавления в точке установки клапана 8.

Однако вместе с этим в фонтанной колонне 2 труб ниже точки установки клапана 8, в связи с увеличившимся содержанием воды в продукции скважины, увеличивается среднее значение плотности смеси р „ (фиг. 1). За счет этого вес столба смеси в этой части трубного пространства 10 увеличивается. Это приводит к увеличению величины общего противодавления на забой скважины, что вызывает снижение депрессии и производительности ,скважины.

В результате через массовый расходомер 5 проходит меньшая масса 25 смеси. Это уменьшает величину сигнала на его выходе по сравнению с установленной величиной М> на регуляторе 6. Вследствие этого на выходе регулятора 6 формируется сигнал рассог-30 ласования, который воздействует на регулятор 3 давления через блок 7 управления. При этом воздействии регулятор 3 давления понижает на своем выходе давление. Понижение давления через межтрубное пространство 9 в клапане 8 передается на внешнюю эффективную поверхность дополнительного сильфона 19. Он удлиняется, увеличивая при этом натяжение дополни- 40 тельной пружины 22. Это приводит совместно с действием пружины 13 к увеличению допустимого превышения Р и уменьшению проходного поперечного сечения канала 29. 3а счет увеличе- 4 ния hP происходит еще большая аэрация продукции в трубном простран8 стве 10 выше точки установки клапана

Ь, а за счет уменьшения проходного сечения канала 29 уменьшение диаметра пузырьков газа, внедряемых через этот канал в смесь. Уменьшение диаметра пузырьков газа увеличивает стойкость эмульсионной формы движения смеси, которая в данном случае необходима в связи с больший уменьшением средней ее плотности в этом пространстве по сравнению с режимом, который описывался для случаев изменения только пластового давления беэ изменения влагосодержания.

Формула изобретения

1. Способ газлифтной эксплуатации (скважины, включающий подачу рабочего агента в межтрубное пространство фонтанной колонны, ввод рабочего агента в трубное пространство фонтан ной колонны, измерение расходного

1 параметра продукции на выходном тр убопроводе и изменение подачи рабочего: агента в зависимости от изменения расходного параметра, о т л и ч а юшийся тем,. что, с целью повышения производительности и уменьшения расхода рабочего агента путем поддержания оптимального состава газожидкосткой смеси при изменении влагосодержания продукции, в качестве расходного параметра используют массовый расход продукции, а изменение подачи рабочего агента производят изменением давления нагнетания рабочего агента и изменением разности давлений в трубном и межтрубном пространствах в точке ввода рабочего агента.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что изменение давления нагнетания рабочего агента производят пропорционально, а изменение разности давлений в трубном и межтрубном пространствах — противофазно изменению массового расхода.

1314148

И

Вход

Выхо

Фиг. 4

Составитель 10.Никитченко

Техред М.Ходанич Корректор И.Шулла

Редактор Н.Киштулинец

Тираж 575 Годписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ .2198/40

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4