RU2030564C1

RU2030564C1 - Bottom-hole pressure regulator

Info

Publication number: RU2030564C1
Authority: RU
Inventors: М.Х. Аминев; А.А. Осипов
Original assignee: Аминев Марат Хуснуллович
Priority date: 1991-03-05
Filing date: 1991-03-05
Publication date: 1995-03-10

Abstract

FIELD: well drilling. SUBSTANCE: bottom-hole pressure regulator has two-stage hydraulic chamber. Large stage accommodates movable piston which forms bottom of compresses gas chamber and is hydraulically communicated with movable rod installed in small stage. EFFECT: higher reliability, simple design and provision of invariable bottom-hole pressure. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к добыче газообразных и жидких сред фонтанным и газлифтным способами, и может быть применено для автоматического управления постоянной или периодической работой фонтанных и газлифтных скважин по заданному забойному давлению. The invention relates to the oil industry, in particular to the production of gaseous and liquid media by fountain and gas lift methods, and can be used to automatically control the constant or periodic operation of fountain and gas lift wells at a given bottomhole pressure.

Известен газлифтный клапан, содержащий корпус, в котором концентрично размещен шток, основной сильфон, жестко связанный со штоком и образующий вместе с корпусом камеру, заполненную сжатым азотом, затвор, жестко связанный со штоком, седло, узел зарядки и обратный клапан [1]. Known gas lift valve containing a housing in which the rod is concentrically placed, a main bellows rigidly connected to the rod and forming together with the housing a chamber filled with compressed nitrogen, a shutter rigidly connected to the rod, a seat, a charging unit and a check valve [1].

Известен также газлифтный клапан, включающий полый корпус с входными и выходными каналами и поперечной перегородкой с осевым отверстием, выполненной с возможностью образования с корпусом полости, размещенный в осевом отверстии поперечной перегородки, жестко связанный своим нижним концом с затвором, седло, узел зарядки и гидравлическую камеру [2]. A gas lift valve is also known, including a hollow body with inlet and outlet channels and a transverse baffle with an axial hole, configured to form cavities with the body, located in the axial hole of the transverse partition, rigidly connected with its lower end to the shutter, a seat, a charging unit, and a hydraulic chamber [2].

Недостатками известных устройств являются: использование сильфонных узлов, что приводит к снижению срока службы этих клапанов, сложности в изготовлении, высокой стоимости; давление открытия клапана равно давлению зарядки сжатым газом в камере, что в свою очередь вызывает необходимость иметь большие давления зарядки в камере со сжатым газом, из-за чего возникает низкая надежность при работе установленных сальников и в конечном итоге всего клапана. The disadvantages of the known devices are: the use of bellows assemblies, which leads to a decrease in the service life of these valves, difficulty in manufacturing, high cost; the opening pressure of the valve is equal to the pressure of charging with compressed gas in the chamber, which in turn makes it necessary to have high charging pressures in the chamber with compressed gas, which results in low reliability during operation of the installed gaskets and, ultimately, the entire valve.

Из вышеизложенного видна необходимость разработки регулятора забойного давления (газлифтного клапана) без сильфонных узлов и с низкими давлениями зарядки камеры сжатого газа. From the foregoing, the need to develop a bottomhole pressure regulator (gas lift valve) without bellows assemblies and with low charging pressures of the compressed gas chamber is seen.

Целью изобретения является повышение надежности, упрощение конструкции. The aim of the invention is to increase reliability, simplifying the design.

Достигается это тем, что гидравлическая камера выполнена двухступенчатой, причем в большей ступени установлен подвижный поршень, образующий дно камеры сжатого газа и гидравлически связанный с подвижным штоком, установленным в меньшей ступени. This is achieved by the fact that the hydraulic chamber is made of two stages, with a movable piston installed at a higher stage, forming the bottom of the compressed gas chamber and hydraulically connected to a movable rod installed in a lower stage.

На фиг. 1 изображен регулятор забойного давления в закрытом положении, общий вид; на фиг. 2 - то же, в открытом (регулирующем) положении. In FIG. 1 shows a bottomhole pressure regulator in a closed position, a general view; in FIG. 2 - the same in the open (regulatory) position.

Регулятор забойного давления состоит из корпуса 1 с каналами 2, 3 и уплотнительными манжетами 4. Внутри корпуса 1 размещены камера сжатого газа 5 с узлом зарядки 6, двухступенчатая гидравлическая камера 7 с подвижным поршнем 8 и подвижным штоком 9, а также седло 10. The bottomhole pressure regulator consists of a housing 1 with channels 2, 3 and sealing cuffs 4. Inside the housing 1 there is a compressed gas chamber 5 with a charging unit 6, a two-stage hydraulic chamber 7 with a movable piston 8 and a movable rod 9, as well as a seat 10.

Регулятор забойного давления работает следующим образом. The bottomhole pressure regulator operates as follows.

Первоначально в двухступенчатую гидравлическую камеру 7 заливается жидкость с таким расчетом, чтобы в крайнем верхнем положении подвижного штока 9 подвижный поршень 8 не выходил из верхней ступени двухступенчатой гидравлической камеры, а Y-образная форма ему придана для того, чтобы увеличить объем камеры сжатого газа 5, затем камера сжатого газа 5 через узел зарядки 6 заполняется сжатым газом до расчетного давления. Далее определяется для данного клапана характеристическая кривая P_o = f(P_з) путем расчета или стендовых испытаний. При расчете используется уравнение баланса сил, действующих на поперечную площадь штока с затвором
P_к . ˙S_п = P_з ˙ S_ш где Р_к - давление зарядки камеры сжатого газа газом (Р_з = const);
P_з - расчетное забойное давление;
S_ш - поперечная площадь подвижного штока;
S_п - поперечная площадь подвижного поршня.Initially, liquid is poured into the two-stage hydraulic chamber 7 so that in the extreme upper position of the movable rod 9, the movable piston 8 does not leave the upper stage of the two-stage hydraulic chamber, and is given a Y-shape in order to increase the volume of the compressed gas chamber 5, then the chamber of compressed gas 5 through the charging unit 6 is filled with compressed gas to the design pressure. Further, a characteristic curve P _o = f (P _s ) is determined for a given valve by calculation or bench tests. In the calculation, the equation of the balance of forces acting on the transverse area of the rod with a shutter is used
P _to . ˙S _p = P _s ˙ S _w where P _k is the charging pressure of the compressed gas chamber with gas (P _s = const);
P _s - estimated bottomhole pressure;
S _W - the transverse area of the movable rod;
S _p - the transverse area of the movable piston.

Регулятор забойного давления спускается в скважину на расчетную глубину известным способом. Затем при достижении скважинного забойного давления до расчетной величины подвижный шток 9 под действием этого давления поднимается, открывая проходное сечение седла 10, жидкость или газ, проходя через седло 10 и каналы 2, попадает в колонну насосно-компрессорных труб и по ним поднимается на поверхность. При снижении забойного давления ниже расчетного подвижный шток 9 опускается и перекрывает проходное сечение седла 10, переток жидкости или газа прекращается. При достижении забойного давления до расчетной величины цикл повторяется. The downhole pressure regulator descends into the well to the calculated depth in a known manner. Then, when the downhole pressure reaches the calculated value, the movable rod 9 rises under the influence of this pressure, opening the passage section of the seat 10, the liquid or gas passing through the seat 10 and channels 2, enters the tubing string and rises to the surface through them. When the bottomhole pressure decreases below the calculated one, the movable rod 9 lowers and closes the passage section of the seat 10, the flow of liquid or gas stops. When the bottomhole pressure reaches the calculated value, the cycle repeats.

В процессе эксплуатации скважины давление на забое, соответствующее расчетному (заданному) Р_з, поддерживается автоматически.During the operation of the well, bottomhole pressure corresponding to the calculated (set) P _s is maintained automatically.

Предлагаемое изобретение позволяет снизить стоимость регулятора забойного давления более чем в два раза по сравнению с сильфонными, а за счет снижения давления в камере сжатого газа существенно повысить надежность по сравнению с безсильфонными. The present invention allows to reduce the cost of the bottomhole pressure regulator by more than two times compared with bellows, and by reducing the pressure in the chamber of the compressed gas to significantly increase reliability compared to bellows.

За счет применения регулятора забойного давления на практике увеличится срок службы регуляторов и повысится эффективность работы скважины за счет автоматического поддержания заданного давления на забое эксплуатируемой скважины. Due to the use of the bottomhole pressure regulator in practice, the service life of the regulators will increase and the efficiency of the well will increase due to the automatic maintenance of the set pressure at the bottom of the well being operated.

Также необходимо отметить, что предлагаемый регулятор забойного давления может быть использован как обычный пусковой или рабочий газлифтный клапан и регулировать давление в потоке в точке его установки, а следовательно, и забойное давление. It should also be noted that the proposed bottomhole pressure regulator can be used as a regular start-up or working gas-lift valve and regulate the pressure in the stream at the point of its installation, and consequently, the bottom-hole pressure.

Claims

1. BACKGROUND PRESSURE REGULATOR, comprising a housing with radial channels and sealing elements, in which there is a compressed gas chamber with a charging unit, separated by a movable piston with a hydraulic chamber containing a movable rod forming a valve with a seat, characterized in that, in order to increase reliability and simplification of the design, the hydraulic chamber is made two-stage, with a movable piston installed at the greater stage forming the bottom of the compressed gas chamber and hydraulically connected to the movable rod, to a lesser degree.

2. The regulator according to claim 1, characterized in that the piston is made V-shaped.