Диференціальний двопозиційний газоліфтний клапан

Диференціальний двопозиційний газоліфтний клапан, який містить закріплений на газоліфтному підйомнику трубчатий корпус, через який порожнина газоліфтного підйомника гідравлічна сполу 38477 ного клапана при наявності критично понижених тисків газу (40-50 ат) і необхідності відкачування рідини з глибоких свердловин (3500-4500 м) при виснаженій пластовій енергії, оскільки необхідна кількість клапанів збільшиться в 1,5-2 рази, а надійність експлуатації свердловин відповідно зменшиться. Задача винаходу є створення такого диференціального газоліфтного клапана (ГК), в якому введення нових конструктивних елементів і їх взаємне розміщення дало б можливість суттєво збільшити дебіт свердловини за рахунок збільшення глибини її продувки, підвищення експлуатаційної надійності і розширення експлуатаційних можливостей. Суть винаходу полягає в тому, що ГК, який містить закріплений на газоліфтному підйомнику трубчатий корпус, через який порожнина газоліфтного підйомника гідравлічна сполучена з затрубним простором свердловини калібрувальними гідравлічними каналами, закріплене в корпусі прохідне опорне гніздо запірного елемента, під яким встановлені запірний елемент і навантажувальна пружина, який відрізняється тим, що над прохідним опорним гніздом додатково встановлені запірний елемент і над ним навантажувальна пружина, а між запірними елементами встановлений штовхач з можливістю контактування з обома запірними елементами, причому штовхач може зворотнопоступально і щільно переміщатися в прохідному опорному гнізді і має повздовжні гідравлічні калібрувальні канали. На малюнку приведена конструктивно-технологічна схема диференціального двопозиційного газоліфтного клапана (ГК), де: на фіг. 1 показано розміщення деталей ГК у вихідному (статичному) стані; на фіг. 2 - поперечне січення ГК в площині АА; на фіг. 3 - при подаванні газу в газоліфтний підйомник; на фіг. 4 - при подаванні газу в затрубний простір. ГК містить закріплений на підйомній трубі (ПТ) 1 прохідний трубчатий корпус 2, внутрішня порожнина якого гідравлічне сполучена з порожниною ПТ клапаном 3 і з затрубним простором свердловини клапаном 4. В порожнині корпуса 2 жорстко закріплено прохідне гніздо 5, в якому з можливість зворотно-поступального переміщення встановлено пальчиковий штовхач 6, який перфорований рядом поздовжніх каналів 7 і є довшим від гнізда 5. Над і під штовхачем 6 встановлені запірні елементи 8 і 9, які контактують з ним під дією пружин 10 і 11, що встановлені над і під запірними елементами 8 і 9. Робота ГК здійснюється наступним чином: у статичному стані (фіг. 1) запірні елементи 8, 9 утримуються на відстані від гнізда 5 штовхачем 6 і контактують також з пружинами 10, 11. При цьому пружина підйомної труби 1 гідравлічна сполучена з затрубним простором свердловини через канали 3 і 4, пружини 10, 11 і канали 7 штовхача 6. Пружини 10 і 11 можуть бути попередньо стиснуті. В робочому положенні ГК забезпечує подавання газу як в ПТ 1 (фіг. 3), так і в затрубний простір (фіг. 4). Подавання газу по вказаних схемах визначається конкретними технологічними умовами експлуатації свердловин. При подаванні газу в ПТ 1 (фіг. 3) внаслідок виникнення газодинамічних втрат тиску в каналах 7 штовхача 6 він переміщається вниз. При цьому запірний елемент 9 віддаляється від гнізда 5, а запірний елемент 8 приближається до гнізда 5. Пружини 10 і 11 відповідно розвантажуються і навантажуються. Після виходу газу із ГК в затрубний простір проходить розгазування наявної в ньому нафти до певної величини і її послідуюче викачування на поверхню. Після викидування нафти із затрубного простору на штовхачі 6 виникає перепад тиску, який забезпечує стискання пружини 11 на величину, при якій запірний елемент 8 дійде до гнізда 5 і закриє його прохідний канал, внаслідок чого поступлення газу через ГК припиняється. При цьому газ по ПТ 1 продовжує поступати до наступного нижчерозміщеного ГК, причому його тиск на рівні першого ГК поступово збільшується за рахунок перетискання нафти із ПТ 1 в затрубний простір. Це забезпечує утримання запірного елемента 8 в закритому положенні при одночасній протидії пружини 11. Таким чином, заявлений ГК забезпечує можливість подавання газу в ПТ 1. При цьому протитиск визначається висотою стовпа рідини, перетиснутого із ПТ 1 в затрубний простір. Для співвідношення труб ПT / діаметром 73мм і експлуатаційної колони діаметром 146 мм висота 1 м претиснутого стовпа рідини займе в затрубному просторі в 3 рази меншу висоту. Таким чином, величина пониження рівня рідини в порівнянні з величиною пониження рівня (233 м) при роботі відомого газоліфтного клапана складе 233х3 = 699 м, що є в 3 рази більшим. Збільшення глибини пониження рівня в свердловині (глибини її продувки) забезпечує відповідне збільшення її дебіту згідно її продуктивності. Відповідно до можливості збільшення глибини продувки свердловини одним газоліфтннм клапаном зменшується їх кількість, і, відповідно, підвищується експлуатаційна надійність роботи ряду клапанів. як єдиної герметичної системи. Наприклад, для продувки свердловини глибиною 4194 м необ4194 ³ 7 газоліфтних клапанів, хідно застосувати 699 що є в 2,6 рази меншим, ніж при застосуванні відомих газоліфтних клапанів. При критично низьких робочих тисках газу (4050 ат) глибина пониження рівня одним ГК складає 400-500 м, тоді як при роботі відомого газоліфтного клапана глибина продувки складає 133-166 м. При цьому при продувці свердловини глибиною 3500-4500 м необхідно застосувати всього 9-10 ГК замість 28-30 відомих газоліфтних клапанів. Застосування такої великої кількості відомих газоліфтних клапанів суттєво збільшує вірогідність відмови як єдиної герметичної системи, а зменшення кількості заявленого ГК у 3 рази суттєво розширює його експлуатаційні можливості. При подаванні газу в затрубний простір (фіг. 4) внаслідок виникнення газодинамічних втрат тиску в каналах 7 штовхача 6 він переміщається вверх. При цьому запірний елемент 8 віддаляється від гнізда 5, а запірний елемент 9 приближається до гнізда 5. Пружини 11 і 10 відповідно розвантажуються і навантажуються. Після виходу газу із ГК в ПТ 1 проходить розгазування в ній нафти до певної величини і її послідуюче викидування на поверхню. Після викидування нафти із ПТ 1 на поверхню виникає перепад тиску, який забезпечує стис 2 38477 кання пружини 10 на величину, при якій запірний елемент 9 дійде до гнізда 5 і закриє його прохідний канал, внаслідок чого поступлення газу через ГК припиниться. При цьому газ по затрубному просторі продовжує поступати до наступного нижче розміщеного ГК, причому його тиск на рівні першого ГК поступово збільшується за рахунок перестискання нафти із затрубного простору в ПТ 1. Це забезпечує утримання запірного елемента 9 в закритому положенні при одночасній протидії пружини 10. Таким чином, робочі елементи заявленого ГК можуть займати дві позиції, забезпечуючи його роботу як з подаванням газу в підйомну трубу, так і в затрубний простір. Фіг. 1 3 38477 Фіг. 2 Фіг. 3 Фіг. 4 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 4