устройство для добычи нефти

Формула изобретения

Устройство для добычи нефти, содержащее колонну насосно-компрессорных труб (НКТ) с устьевой арматурой и регулятор забойного давления, установленный в колонне НКТ, отличающееся тем, что регулятор забойного давления установлен с помощью посадочного ниппеля и выполнен в виде сильфонной камеры, содержащей корпус с полостью, сильфон, расположенный в этой полости, и клапан, жестко связанный с сильфоном, и узла перекрестных сечений с соединительными каналами и седлом, перекрываемым клапаном сильфонной камеры, при этом полость НКТ под ниппелем соединена каналами узла перекрестных сечений с полостью корпуса сильфонной камеры, полость НКТ над ниппелем - с полостью под седлом, а суммарная эффективная площадь поперечного сечения каналов, соединяющих полость НКТ под ниппелем с полостью корпуса сильфонной камеры, больше, чем суммарная эффективная площадь поперечного сечения каналов, соединяющих полость НКТ над ниппелем с полостью под седлом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности эксплуатации скважин, и может быть использовано для добычи жидких углеводородов, в том числе с высоким газовым фактором.

Известно устройство для добычи нефти, содержащее колонну насосно-компрессорных труб (НКТ) с концевыми амортизаторами и устьевую арматуру с автоматическим регулятором циклов и выкидным клапаном (Белоусов И.Г. "Теория и практика периодического газлифта", М., "Недра", 1975, с. 10-18). Работа этого устройства осуществляется под управлением наземного автоматического регулятора циклов, действующего либо по заданной величине устьевого затрубного давления, либо по заданным интервалам времени, т.е. без учета забойного давления, вследствие чего не учитываются физико-химические свойства пластовой жидкости и геологические условия скважины, в результате чего забойное давление в скважине при работе устройства может изменяться в широких пределах, что приводит к преждевременному обводнению пласта или к загазовыванию призабойной зоны скважины.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является устройство для добычи нефти, содержащее колонну НКТ с устьевой арматурой и регулятор забойного давления, установленный в колонне НКТ (Патент РФ N 2030564, кл. E 21 B 43/12, 1995). Одним из недостатков известного устройства является использование в этом устройстве регулятора забойного давления, выполненного в виде двухступенчатой гидравлической камеры с подвижным поршнем, установленным в большей ступени и образующим дно камеры сжатого газа и гидравлически связанным с подвижным штоком, установленным в меньшей ступени. В ряде случаев, например, при значительных изменениях температуры необходимая точность поддержания постоянной величины забойного давления при использовании такого регулятора труднодостижима, и поэтому более предпочтительным является использование регулятора забойного давления на основе сильфонной камеры.

Для достижения указанного технического результата в устройстве для добычи нефти, содержащем колонну насосно-компрессорных труб (НКТ) с устьевой арматурой и регулятор забойного давления, установленный в колонне НКТ, регулятор забойного давления установлен с помощью посадочного ниппеля и выполнен в виде сильфонной камеры, содержащей корпус с полостью, сильфон, расположенный в этой полости, и клапан, жестко связанный с сильфоном, и узла перекрестных сечений с соединительными каналами и седлом, перекрываемым клапаном сильфонной камеры, при этом полость НКТ под ниппелем соединена каналами узла перекрестных сечений с полостью корпуса сильфонной камеры, полость НКТ над ниппелем - с полостью под седлом, а суммарная эффективность площадь поперечного сечения каналов, соединяющих полость НКТ под ниппелем с полостью корпуса сильфонной камеры, больше, чем суммарная эффективная площадь поперечного сечения каналов, соединяющих полость НКТ над ниппелем с полостью под седлом.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 схематически изображено описываемое устройство для добычи нефти, на фиг. 2 - продольный разрез сильфонного регулятора забойного давления, на фиг. 3 - поперечный разрез по А-А регулятора, изображенного на фиг. 2.

Устройство для добычи нефти содержит (фиг. 1) колонну 1 насосно-компрессорных труб, устьевую арматуру 2, регулятор 3 забойного давления, установленный в колонне 1 НКТ с помощью посадочного ниппеля 4. Регулятор забойного давления (фиг. 2, 3) выполнен в виде сильфонной камеры, содержащей корпус 5 с полостью 6, сильфон 7, расположенный в этой полости, и клапан 8, жестко связанный штоком 9 с сильфоном 7, и узла 10 перекрестных сечений с соединительными каналами 11, 12 и седлом 13, перекрываемым клапаном 8 сильфонной камеры. Каналы 11 соединяют полость 14 НКТ под ниппелем 4 (фиг. 1) с полостью 6 корпуса 5 сильфонной камеры. Канал 12 соединяет полость 15 НКТ над ниппелем 4 с полостью 16 под седлом 13. Для повышения срока службы регулятора забойного давления в нем используется трехслойный сильфон. Суммарная эффективная площадь поперечного сечения каналов 11 больше, чем площадь поперечного сечения канала 12.

Устройство работает следующим образом. Перед установкой в колонне 1 НКТ регулятора забойного давления сильфон 7 с помощью зарядного узла 17 заряжается сжатым газом, например азотом. Давление зарядки определяется расчетным путем. После установки регулятора на заданной глубине забойное давление скважины через каналы 11 узла 10 перекрестных сечений действует в полости 6 сильфонной камеры на сильфон 7, а давление столба жидкости в колонне 1 НКТ действует через канал 12 снизу на клапан 8. Баланс сил, действующих на клапан 8, обеспечивает перекрытие им проходного сечения седла 13 и исключает переток скважинной жидкости в полость 15 НКТ, ее подъем и отбор из скважины. При повышении забойного давления за счет притока пластовой жидкости баланс сил изменяется. Давление, равное забойному, подводимое через каналы 11 узла 10 перекрестных сечений и действующее на сильфон 7 в полости 6 сильфонной камеры, совместно с давлением столба жидкости в полости 15 НКТ, действующим снизу на клапан 8, преодолевает давление зарядки сильфон 7, в результате чего сильфон 7 сжимается и посредством штока 9 поднимает клапан 8. В результате происходит переток скважинной жидкости из полости 14 в полость 15 НКТ и отбор жидкости из скважины. Забойное давление в скважине уменьшается, восстанавливается первоначальный баланс сил, и клапан 8 перекрывает проходное сечение седла 13. Цикл повторяется.

Превышение суммарной площади поперечного сечения каналов 11 над площадью оперечного сечения канала 12 достигается, в частности, выполнением нескольких параллельных каналов 11 (фиг. 3) и обеспечивает стабильную работу регулятора и предотвращает возникновение так называемого пулеметного режима работы клапанного механизма. Таким образом, функционирование устройства зависит практически только от забойного давления, так как остальные величины, составляющие баланс сил, действующих на клапан, постоянны.

Применение описанного устройства позволяет, в частности, вследствие более точного поддержания величины забойного давления на уровне расчетного, более высокого, чем давление разгазирования пластовой жидкости, более полно использовать при добыче нефти энергию пластового газа.