Скважинный клапан-отсекатель

Скважинный клапан-отсекатель

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 17.09.79 (21) 2817360/22-03 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. К,.

Е 21 В 43/12

Гевудврственнмй квмнтет

СССР (53) УДК 622.276..1 (088.8) Опубликовано 15.01.82. Бюллетень № 2

Дата опубликования описания 25.01.82 но делам изобретений и атнрмтнй

Варданян, 1

11ол адо9,";:;

" «a

Т. К. Аливердизаде, Ф. А. Баба-Заде А М.

В. С. Кроль, И. Д. Магеррамзаде,и А. Р.

L.. (72) Авторы изобретения

Азербайджанский Государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности (71) Заявитель (54) СКВАЖИННЫЙ КЛАПАН-ОТСЕКАТЕЛЬ

Изобретение относится к нефтедобыче, а именно к эксплуатации фонтанных, полуфонтанных и нагнетательных скважин, в процессе работы которых возможны разрушения или повреждения устьевого оборудования или эксплуатационной колонны.

Известен клапан-отсекатель закачиваемого типа с. дистанционным управлением, содержащий поворотный шаровой запорный механизм, направляющий раму, размещенный в. цилиндрическом корпусе с фигурным вырезом (1).

Недостатком его являются потери в добыче, а также значительные энергетические затраты, имеющие место при остановке скважины на продолжительное время в период открытия клапана.

Известен также скважинный клапан-отсекатель, содержащий корпус с шарнирно связанным с ним запорным органом, выполненным в виде тарельчатого клапана, подпружиненный шток и седло (2).

Недостатками клапана являются низкая надежность из-за возможности закрытия при пульсации давления жидкости в трубах, трудоемкость операций по открытию клапана, значительные потери извлекаемой жидкости, имеющие место при простое скважины во время открытия клапана, а также большое количество оборудования для управления клапаном.

Цель изобретения — повышение надежности работы устройства за счет возможности предупреждения его внезапного закрытия при пульсации давления жидкости в трубах и автоматического выравнивания давления в нем.

Поставленная цель достигается тем, что клапан-отсекатель снабжен обтекателем, выполненным в виде двух взаимосопрягаемых пластин, одна из которых и обе вместе имеют в сечении форму крылового дозвукового профиля, а запорный орган выполнен

1% в виде цилиндра с крышкой, имеющей центральную запорную иглу и установленного в нем поршня со сквозным осевым каналом, сообщающим надпоршневое пространство с внутритрубным, причем подпоршневое пространство заполнено газом, при этом

® пластина, имеющая в сечении форму крылового дозвукового профиля, жестко связана с помощью тяг с крышкой, а вторая пластина с поршнем.

898046

На фиг. 1 изображен скважинный клапан-отсекатель в открытом положении, общий вид; на фиг. 2 — то же, в закрытом положении; на фиг. 3 — схема обтекателя до сопряжения пластин; на фиг. 4 — то же, после сопряжения.

Клапан-отсекатель состоит из корпуса 1, содержащего седло 2 запорного органа 3, который посредством шарнира 4 укреплен к стенке корпуса, присоединняемого к насосно-компрессорным трубам 5. В корпусе имеется полость для размещения запорного органа при открытом положении клапана.

Запорный орган 3 клапана снабжен крышкой 6, цилиндром 7 и поршнем 8, уплотнительными элементами 9, герметизирующими камеру !О с помещенной в ней пружиной 11 15 предназначенной для аккумулирования энергии при перемещении поршня в цилиндре 7 запорного органа. Свободная полость 12, образованная большими ступенями поршня, цилиндра и крышкой заслонки, предназначена для размещения в ней жидкости. вытесняемой через канал 13 поршня 8 при перемещении последнего. Канал 13 также предназначен для перетока жидкости во время уравнивания давлений в клапане и перекрывается иглой 14, размещенной над крышкой 6. Запорный орган снабжен обтекателем, выполненным в виде верхней пластины 15, имеющей в сечении крыловой дозвуковой профиль и предназначенной для удержания запорного органа в открытом положении, связанной с тягой 16, и нижней пластины 17 с тягой 18, жестко связывающей нижнюю пластику 17 с поршнем 8.

Клапан-отсекатель работает следующим образом.

При нормальной, работе скважины запорный орган 3 клапана располагается (фиг. 1) во внутренней полости корпуса 1 таким образом, чтобы не препятствовать прохождению инструментов и приборов через клапан при проведении ремонтных и исследовательских работ в скважине. Для этого верхний 4о торец его не выступает за пределы проходного сечения клапана и расположен параллельно потоку жидкости, движущейся мимо запорного органа. При этом между верхней 15 и нижней 17 пластинами, присоеди- 45 ненных с помощью тяг соответственно 6 и 18 к крышке и поршню, образуется пространство, которое позволяет потоку полностью обтекать поверхность верхней пластина, а при обтекании тела, имеющего сечение в виде крылового дозвукового профи- 50 ля, появляется подъемная сила. При этом верхняя пластина 15 расположена в потоке жидкости таким образом, что подъемная сила действует на пластину в направлении от нее в сторону запорного органа 3, в результате чего к нему прикладывается сила, которая поворачивает его вокруг шарнира 4 в направлении часовой стрелки и прижимает к стенке корпуса 1. При аварийной ситуации в насосно-компрессорных трубах и корпусе клапана происходит падение давления и увеличивается скорость потока, из-за чего освобождается энергия предварительно сжатой пружины и газа, заключенных в камере 10, и поршень 7 перемещается в крышке 6. В процессе перемешения поршня жидкость, находящаяся в камере 12, поступает в канал 13 и вытесняется через него и зазоры между тягами нижней пластины и отверстиями в крышке 6.

Движение поршня к крышке прекращается после закрытия канала 13 иглой 14 и совмещения пластин 15 и 17. Образовавшееся при этом тело подобно по форме верхней пластине, т. е. имеет крыловой дозвуковой профиль, причем его аэродинамические .поверхности расположены в потоке жидкости таким образом, что подъемная сила действует на эту фигуру в направлении от запорного органа к самой фигуре, в результате чего к запорному органу прикладывается сила, которая поворачивает его вокруг шарнира в направлении, противоположном движению часовой стрелки, и отводит запорный орган от стенки корпуса. В дальнейшем запорный орган, подхваченный потоком жидкости, прижимается к седлу 2 и происходит полное закрытие клапана.

После ликвидации аварии на устье скважины, при необходимости открытия клапана, выкидную линию скважины открывают, подключая ее таким образом к коллекторной линии, давление в которой в сумме с давлением столба жидкости над клапаном достаточно для открытия клапана за счет разности площадей торцовых поверхностей поршня. Это суммарное давление, воздействуя на ступень поршня большого диаметра, приводит его в движение, при котором канал 13 освобождается от иглы 14 и открывает доступ жидкости из области повышенного давления, расположенной под запорным органом, в область пониженного давления над ним. После этого выкидную линию скважины закрывают до уравнивания давлений в клапане, вследствие чего запорный орган под действием своего веса поворачивается вокруг шарнира и заходит в полость корпуса, освобождая проходное сечение клапана. Таким образом, скважина готова к пуску и дальнейшей эксплуатации.

При пульсации давления жидкости в скважине возможное внезапное закрытие клапана устраняется путем замедления процесса преобразования энергии перепада давления жидкости в механическую энергию, предназначенную для сближения пластин запорного органа. Это достигается тем, что при кратковременном повышении скорости ,потока поршень начинает перемещаться в направлении крышки, одновременно вытесняя жидкость из полости 12 через канал 13 и зазоры между отверстиями на крышке 6 и тягами нижней пластины и отверсти898046

Формула изобретения

1В

1б

11 ями на крышке 6. Так как пропускная способность указанных зазоров и канала незначительна, то возникающие в них гидравлические сопротивления тормозят продвижение поршня 8 в цилиндре 7. в результате чего увеличивается время перемещения поршня. Указанный промежуток времени по продолжительности превосходит период между двумя импульсами, так как имеется возможность регулировать в необходимых пределах скорость перемещения поршня путем выбора соответствующего диаметра канала 13.

Использование предлагаемого клапанаотсекателя дает возможность увеличи:-ь добычу нефти и газа из скважин, а также сократить время простоя. этих скважин. Эко- 1S номический эффект от использования предлагаемого изобретения составляет, примерно, 3,4 тыс. руб в год на одну скважину.

Скважинный клапан-отсекатель, содержащий корпус с шарнирно связанным с ним запорным органом, и седло, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы устройства за счет возможности предупреждения его внезапного закрытия при пульсации давления жидкости в т пубах и автоматического выравнивания давления в нем, клапан-отсекатель снабжен обтекателем, выполненным в виде двух взаимосопрягаемых пластин, одна из которых и обе вместе имеют в сечении форму крылового дозвукового профиля, а запорный орган выполнен в виде цилиндра с крышкой, имеющей центральную запорную иглу и установленного в нем поршня со сквозным осевым каналом, сообщающим надпоршневое пространство с внутритрубным, причем подпоршневое пространство заполнено газом, при этом пластина, имеющая в сечении форму крылового дозвукового профиля, жестко связана с помощью тяг с крышкой, а вторая пластина — с поршнем.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 4042024, кл. 166 — 243, опублик. 1977.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2681681, кл. Е 21 В 43/12, 1978 (прототип).

898046

1б

Составитель А. Шехель

Редактор Н. Ромжа Техред А. Бойкас Корректор Ю. Макаренко

Заказ 11906 46 Тираж 623 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ПГ1П сПатент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4