автоматическое устройство для перепуска затрубного газа

Формула изобретения

Автоматическое устройство для перепуска затрубного газа, содержащее обратный клапан и гидравлический канал, отличающееся тем, что устройство расположено в затрубном пространстве над уровнем скважинной жидкости в муфте колонны насосно-компрессорных труб и имеет разветвленный, с центральным сужением гидравлический канал, сообщенный с верхним торцом обратного клапана кольцевого типа, запорный орган которого выполнен в виде втулки и нижний торец которого связан с затрубным пространством; колонна насосных штанг оснащена уплотнителем, длина которого подобрана таким образом, чтобы не перекрывались впускное и выпускное отверстия разветвленного, с центральным сужением гидравлического канала.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области нефтегазодобычи и может быть применено для перепуска затрубного газа в колонну насосно-компрессорных труб (НКТ).

Известно клапанное устройство для перепуска газа из затрубного пространства, т.е. пространства, образованного внутренней стенкой эксплуатационной колонны и внешней стенкой колонны НКТ, в насосно-компрессорные трубы [Новое в технике и технологии механизированной добычи нефти. Тематические научно-технические обзоры, М.: ВНИИОЭНГ, 1968, с.24-25.], состоящее из обратного клапана, расположенного в затрубном пространстве, и гидравлического канала. Однако это устройство имеет низкую эффективность вследствие перепуска затрубного газа в НКТ только в случае, когда давление затрубного газа больше давления скважинной жидкости в колонне НКТ.

Известен способ сброса газа из затрубного пространства [Патент РФ №2079636, Е21В 43/00, опубл. 20.05.1997], который предусматривает расположение обратного клапана в затрубном пространстве, но способ применим только на скважинах, эксплуатируемых установками электроцентробежных насосов, применение его на скважинах, эксплуатируемых установками штанговых насосов, невозможно.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является автоматическое клапанное устройство, состоящее из обратного клапана и устройства для управления его работой, выполненного в виде поршня и корпуса. Поршень связан с выкидной линией при помощи двух концентрично установленных под ним гофрированных трубок и толкателя. В стенках корпуса имеются клиновидные толкатели с пружинами. Обратный клапан соединен с выкидной линией посредством гидравлического канала [авт. свид. СССР №625021, Е21В 33/03, опубл. 25.09.1978]. Перепуск газа устройством-прототипом осуществляется независимо от величины давления затрубного газа. Область применения устройства типами насосных установок не ограничена. Надежность и эффективность работы устройства-прототипа в условиях низких температур недостаточна вследствие замерзания обратного клапана, расположенного на выкидной линии, а также замерзания гофрированных трубок, которое приводит к их разрыву и нарушению герметичности устройства для управления работой обратного клапана. Конструкция автоматического клапанного устройства в целом отличается сложностью и громоздкостью.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности и эффективности автоматического устройства для перепуска затрубного газа в целях снижения давления затрубного газа скважин, эксплуатируемых установками штанговых насосов, независимо от температурных условий работы скважины и от величины давления затрубного газа, при упрощении конструкции устройства.

Поставленная задача решается тем, что автоматическое устройство для перепуска затрубного газа, содержащее обратный клапан и гидравлический канал, - расположено в затрубном пространстве над уровнем скважинной жидкости в муфте колонны насосно-компрессорных труб и имеет разветвленный, с центральным сужением гидравлический канал, сообщающийся с верхним торцом обратного клапана кольцевого типа, запорный орган которого выполнен в виде втулки и нижний торец которого связан с затрубным пространством; колонна насосных штанг оснащена уплотнителем, длина которого подобрана таким образом, чтобы не перекрывались впускное и выпускное отверстия разветвленного, с центральным сужением гидравлического канала.

Конструкция устройства показана на чертеже.

Обратный клапан кольцевого типа 1 и связанный с ним разветвленный, с центральным сужением гидравлический канал 2, расположенные в муфте 3 колонны НКТ 4, связывают затрубное пространство, образованное внутренней стенкой эксплуатационной колонны 5 и внешней стенкой колонны НКТ 4, с полостью колонны НКТ 4. Втулка 6 обратного клапана кольцевого типа 1, находясь в верхнем положении, открывает отверстие 7 клапана 1 и обеспечивает перепуск затрубного газа; находясь в нижнем положении, предотвращает излив газожидкостной смеси из полости НКТ 4 в затрубное пространство при снижении давления затрубного газа ниже, чем в колонне НКТ. Неподвижно установленный в муфте 3 уплотнитель 8 позволяет совершать возвратно-поступательное движение колонне насосных штанг 9 и предназначено для герметизации пространства между ними, т.е. направляет поток газожидкостной смеси из колонны НКТ 4 в разветвленный, с центральным сужением гидравлический канал 2. Длина уплотнителя 8 подобрана таким образом, чтобы не перекрывались впускное отверстие 11 и выпускное отверстие 12 разветвленного, с центральным сужением гидравлического канала 2.

Автоматическое устройство для перепуска газа работает следующим образом. В процессе работы штангового насоса 10 за счет изменения направления течения газожидкостной смеси уплотнителем 8, газожидкостная смесь через впускное отверстие 11 попадает в разветвленный, с центральным сужением гидравлический канал 2. Непосредственно в месте сужения давление газожидкостной смеси снижено, а высокое давление затрубного газа перемещает втулку 6 обратного клапана кольцевого типа 1 в верхнее положение, и происходит перепуск газа из затрубного пространства. Смешиваясь, затрубный газ и газожидкостная смесь через выпускное отверстие 12 попадают в полость НКТ 4 над уплотнителем 8. Если величина давления затрубного газа снижается, т.е. становится меньше давления газожидкостной смеси в месте сужения разветвленного гидравлического канала 2, под действием этого давления втулка 6 обратного клапана кольцевого типа 1 переходит в нижнее положение и предотвращает излив газожидкостной смеси из полости НКТ 4 в затрубное пространство.

Использование автоматического устройства для перепуска газа позволяет осуществлять снижение давления затрубного газа независимо от температурных условий работы скважины и от соотношения величины давления затрубного газа и давления в полости НКТ, позволяя повысить уровень жидкости над штанговым насосом, уменьшить глубину подвески штангового насоса при сохранении дебита скважины или увеличить дебит скважины при сохранении глубины подвески насоса. Кроме того, позволяет избежать образования гидратных пробок в затрубном пространстве за счет снижения давления затрубного газа.