RU2042788C1

RU2042788C1 - Valve device for pumping well

Info

Publication number: RU2042788C1
Authority: RU
Inventors: М.З. Шарифов; В.А. Леонов; Р.Г. Сальманов; А.Н. Суслик; Н.Ф. Любимов
Original assignee: Сальманов Рашит Гилемович
Priority date: 1992-02-24
Filing date: 1992-02-24
Publication date: 1995-08-27

Abstract

FIELD: oil production. SUBSTANCE: value device for pumping well includes hollow body with inlet channels and upper and lower outlet channels. There is flexible member, e.g. in form of bellows installed in body upper part and forming together with it a chamber filled with compressed gas. There is charging unit in chamber. Located in body lower part is main seat. Rigidly connected with flexible member is rod with its upper end, and it is connected with main gate installed under seat by means of its lower end. Valve device has spring, stem, additional seat and gate. Chamber by flexible member and body is partially filled with damping fluid. Additional seat is installed below the main seat. Spring is located between seats, and additional gate is located under additional seat and rigidly connected with main gate by means of stem. Seats are restrictively movable relative to each other. Respective diameters of seats and gates are equal to each other. Flow area of inlet channels exceeds total flow area of seats, and area of each of the latter is less than flow area of respective outlet channels. Valve device may have ring locked by shear member in body. Ring is installed above main seat or under additional seat. Valve device may have rings locked by shear members in body. One of rings is installed under main seat, and the other, under additional ring. Valve device may have spring installed in body above the main seat or under additional seat. Valve device may have springs, one or which is installed in body above main seat, and the other, under additional seat. EFFECT: higher efficiency and reliability of valve device at starting and operation of pumping well, and increased service life of oil-well sucker-rod pump. 5 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к технике добычи нефти насосным способом, и может быть использовано для автоматического поддержания (в частности, предотвращения снижения давления меньше заданного значения) динамического уровня жидкости в затрубном пространстве (забойного давления или давления на приеме насоса) в процессе запуска и эксплуатации скважин. The invention relates to the oil and gas industry, in particular to the oil pumping technique, and can be used to automatically maintain (in particular, prevent a decrease in pressure less than a predetermined value) dynamic fluid level in the annulus (bottomhole pressure or pressure at the pump inlet) in the process launch and operation of wells.

Известно устройство, управляющее насосом для откачки жидкости из скважины [1] состоящее из корпуса с каналом и отверстиями, внутри которого размещен затвор, при этом последний открывается после достижения заданного давления жидкости в канале между отверстиями. A device is known that controls a pump for pumping fluid from a well [1] consisting of a housing with a channel and holes, inside which a shutter is placed, the latter being opened after reaching a predetermined liquid pressure in the channel between the holes.

Известно клапанное устройство [2] включающее полый корпус с каналами и узлом зарядки, упругий элемент в виде сильфона, жестко связанный своим верхним концом с корпусом, а нижним с затвором под седлом через шток. A valve device [2] is known that includes a hollow body with channels and a charging unit, an elastic element in the form of a bellows, rigidly connected with its upper end to the body, and the lower one with a shutter under the saddle through the rod.

Известно клапанное устройство для насосной скважины [3] включающее полый корпус с входными каналами, верхними и нижними выходными каналами, упругие элементы в виде сильфонов, установленные в верхней части корпуса, нижний из которых образует с ним камеру, заполненную сжатым газом и оборудованную узлом зарядки, седло, размещенное в нижней части корпуса, шток, жестко связанный своим верхним концом с упругим элементом, а нижним с затвором, установленным под седлом. A valve device for a pumping well [3] is known comprising a hollow body with inlet channels, upper and lower output channels, elastic elements in the form of bellows installed in the upper part of the body, the lower of which forms a chamber filled with compressed gas and equipped with a charging unit, a saddle located in the lower part of the body, a rod rigidly connected with its upper end to the elastic element, and the lower one with a shutter installed under the saddle.

Это клапанное устройство имеет следующие недостатки: низкую пропускную способность, что сужает диапазон регулирования; сложную конструкцию из-за дополнительного упругого элемента, значительно осложняющего технологию изготовления и снижающего срок службы устройства; не использует полностью эффективную площадь основного нижнего упругого элемента, находящуюся под воздействием давления среды, что снижает эффективность работы устройства; не позволяет производить прямую и обратную промывки скважины через устройство в случаях отложений парафина, солей и прочих загрязнений. This valve device has the following disadvantages: low throughput, which narrows the range of regulation; complex design due to the additional elastic element, significantly complicating the manufacturing technology and reducing the service life of the device; does not use the fully effective area of the main lower elastic element under the influence of the pressure of the medium, which reduces the efficiency of the device; It does not allow direct and reverse flushing of the well through the device in cases of paraffin deposits, salts and other contaminants.

Цель изобретения повышение эффективности и надежности работы клапанного устройства при запуске и эксплуатации насосной скважины, а также повышение срока службы скважинного насоса. Положительный эффект от применения устройства выражается в увеличении добычи нефти за счет поддержания технологического режима на заданном уровне и увеличения межремонтного периода скважины. The purpose of the invention is to increase the efficiency and reliability of the valve device during start-up and operation of a pumping well, as well as increasing the life of a well pump. The positive effect of the use of the device is expressed in an increase in oil production by maintaining the technological regime at a given level and increasing the well overhaul period.

Цель достигается тем, что оно снабжено пружиной, стержнем, дополнительными седлом и затвором, при этом камера, образованная упругим элементом и корпусом, частично заполнена демпфирующей жидкостью, дополнительное седло установлено в корпусе ниже основного седла, пружина между седлами, дополнительный затвор под дополнительным седлом и жестко связан стержнем с основным затвором, седла установлены ограниченно-подвижно друг относительно друга, соответствующие диаметры седел и затворов между собой равны, площадь проходного сечения входных каналов больше суммарной площади проходных сечений седел, а площадь каждого из последних меньше площади проходного сечения соответствующих ему выходных каналов. The goal is achieved by the fact that it is equipped with a spring, a rod, additional seats and a shutter, while the chamber formed by the elastic element and the housing is partially filled with damping fluid, the additional saddle is installed in the housing below the main saddle, the spring between the saddles, the additional shutter under the additional saddle and it is rigidly connected by a rod to the main bolt, the saddles are installed in a boundedly movable relative to each other, the corresponding diameters of the saddles and the bolts are equal to each other, the passage area the channels are larger than the total area of the passage sections of the saddles, and the area of each of the latter is less than the area of the passage section of the corresponding output channels.

Это решение позволяет: повысить пропускную способность для пластовых флюидов; обеспечить герметичность закрытия устройства в случае неточности расстояния между затворными элементами; продлить срок службы пары седло затвор при прокачке агрессивных жидкостей и частичного износа их посадочных поверхностей; производить промывку скважины через устройство за счет подвижности седел; исключить действие давления в трубах на состояние "Открыт закрыт" клапана, так как трубное давление, действующее на верхний, нижний затворные и упругие элементы, уравновешено за счет равенства диаметров указанных элементов и обеспечения дросселирования (сужения) пластовых флюидов в проходных сечениях между затворами и седлами; изменять расходную характеристику устройства путем изменения объема демпфирующей жидкости в камере упругого элемента. This solution allows you to: increase throughput for formation fluids; ensure the tightness of the closure of the device in case of inaccuracy of the distance between the shutter elements; extend the life of the valve seat pair when pumping aggressive liquids and partial wear of their seating surfaces; flush the well through the device due to the mobility of the saddles; to exclude the effect of pressure in the pipes on the “Open closed” state of the valve, since the pipe pressure acting on the upper, lower shutter and elastic elements is balanced due to the equality of the diameters of these elements and the provision of throttling (narrowing) of the formation fluids in the flow sections between the shutters and seats ; change the flow characteristic of the device by changing the volume of the damping fluid in the chamber of the elastic element.

Клапанное устройство может быть снабжено зафиксированным стопорным срезным элементом в корпусе кольцом, установленным над основным седлом или под дополнительным седлом. Это позволяет осуществлять после среза стопорных винтов слив жидкости при подъеме НКТ. The valve device may be provided with a fixed locking shear element in the housing with a ring mounted above the main seat or under the additional seat. This allows fluid to be drained after cutting the locking screws when lifting the tubing.

Клапанное устройство может быть снабжено зафиксированными стопорными срезными элементами в корпусе кольцами, одно из которых установлено над основным седлом, а другое под дополнительным седлом. The valve device may be provided with fixed locking shear elements in the housing rings, one of which is installed above the main seat, and the other under the additional seat.

Клапанное устройство может быть снабжено пружиной, установленной в корпусе над основным седлом или под дополнительным седлом. Это обеспечивает возможность обратной промывки скважины через клапан при избыточном давлении в НКТ. The valve device may be provided with a spring mounted in the housing above the main seat or under the additional seat. This makes it possible to flush the well through the valve at overpressure in the tubing.

Клапанное устройство может быть снабжено пружинами, одна из которых установлена в корпусе над основным седлом, а другая под дополнительным седлом. Это позволяет увеличить надежность герметизации устройства за счет подвижности седел как вверх, так и вниз, даже при их частичном износе. The valve device may be provided with springs, one of which is installed in the housing above the main seat, and the other under the additional seat. This allows you to increase the reliability of the sealing device due to the mobility of the seats both up and down, even with partial wear.

На фиг. 1, 2 и 3 изображены схемы клапанного устройства при закрытом состоянии, варианты. In FIG. 1, 2, and 3 depict circuits of a valve device when closed, options.

Устройство включает полый корпус 1 с входными 2, верхними 3 и нижними 4 выходными каналами, узел 5 зарядки, упругий элемент 6, установленный в верхней части корпуса 1 и образующий с ним камеру 7, заполненную частично демпфирующей жидкостью и сжатым газом. В корпусе 1 шток 8 жестко связан своим верхним концом с упругим элементом 6 (например, выполненным в виде сильфона), а нижним с основным затвором 9, установленным под основным седлом 10. А основной затвор 9 жестко связан с дополнительным затвором 11 через стержень 12, причем затвор 11 установлен под дополнительным седлом 13. Оба седла 10 и 13 выполнены подвижно относительно друг друга и между ними установлена пружина 14. В верхней части корпуса 1 под упругим элементом 6 имеется бурт 15, ограничивающий его перемещение вниз, а внутри упругого элемента 6 бурт 16, ограничивающий его перемещение вверх. The device includes a hollow body 1 with input 2, upper 3 and lower 4 output channels, a charging unit 5, an elastic element 6 installed in the upper part of the housing 1 and forming a chamber 7 with it, partially filled with a damping fluid and compressed gas. In the housing 1, the rod 8 is rigidly connected with its upper end to an elastic element 6 (for example, made in the form of a bellows), and the lower one with the main shutter 9 mounted under the main seat 10. And the main shutter 9 is rigidly connected with the additional shutter 11 through the rod 12, moreover, the shutter 11 is installed under the additional seat 13. Both saddles 10 and 13 are movably relative to each other and a spring 14 is installed between them. In the upper part of the housing 1 under the elastic element 6 there is a shoulder 15 limiting its downward movement, and inside the elastic element 616, restricting its movement up.

В корпусе 1 устройства (фиг.2) над основным седлом 10 или (и) под дополнительным седлом 13 может быть установлено кольцо 17, зафиксированное стопорным срезным элементом 18. In the housing 1 of the device (figure 2) above the main seat 10 or (and) under the additional seat 13 can be installed ring 17, fixed by a locking shear element 18.

В корпусе 1 устройства (фиг.3) над основным седлом 10 или (и) под дополнительным седлом 13 может быть установлена пружина 19. In the housing 1 of the device (figure 3) above the main seat 10 or (and) under the additional seat 13 can be installed spring 19.

Клапанное устройство (фиг.1) работает следующим образом. Valve device (figure 1) works as follows.

До спуска устройства в скважину определяют давление зарядки камеры 7 упругого элемента 6 исходя из проектного рационального забойного давления или динамического уровня, или же давления на приеме насоса. Before the device is lowered into the well, the charging pressure of the chamber 7 of the elastic element 6 is determined based on the design rational bottomhole pressure or dynamic level, or pressure at the pump intake.

Клапанное устройство устанавливают на участке скважинный насос динамический уровень. Открытие и закрытие устройства происходит только под действием затрубного давления на его упругий элемент 6. В случае падения затрубного давления на уровне устройства как в процессе запуска, так и при эксплуатации скважины (по какой-либо причине), затворы 9 и 11, перемещаясь вниз, открывают сечение седел 10 и 13, причем степень открытия устройства зависит от величины падения затрубного давления. Если это падение больше, чем величина (dP + K^.L/S), то устройство открывается полностью (значение изменения давления газа в камере 7 dP может регулироваться путем изменения объема демпфирующей жидкости); где К коэффициент, характеризующий жесткость упругого элемента 6; L максимальный ход упругого элемента 6; S поперечная площадь сечения упругого элемента 6.The valve device is installed at the site of the borehole pump dynamic level. Opening and closing of the device occurs only under the influence of the annular pressure on its elastic element 6. In the event of a drop in the annular pressure at the device level both during the start-up and during operation of the well (for any reason), the gates 9 and 11, moving down, open the cross section of the seats 10 and 13, and the degree of opening of the device depends on the magnitude of the drop in annular pressure. If this drop is greater than the value of ^{(. DP + K L / S} ), the device is fully opened (the gas pressure changes in the value of dP chamber 7 can be adjusted by changing the volume of damping fluid); where K is a coefficient characterizing the stiffness of the elastic element 6; L the maximum stroke of the elastic element 6; S is the transverse sectional area of the elastic element 6.

В момент откpытия устройства жидкость из колонны труб поступает в затрубное пространство как через основное седло, так и через дополнительное, причем количество жидкости, проходящее через каналы 2, седла 10, 13 и каналы 3 и 4, зависит от хода перемещения затворов 9 и 11, то есть от величины падения затрубного давления. At the moment of opening the device, liquid from the pipe string enters the annulus both through the main seat and through the additional one, and the amount of fluid passing through channels 2, seats 10, 13 and channels 3 and 4 depends on the movement of the valves 9 and 11, that is, from the magnitude of the annular pressure drop.

При необходимости прямой промывки скважины в затрубном пространстве создают избыточное давление, под действием которого перемещается дополнительное седло 13 вверх, а основное седло 10 с затворами 9 и 11 вниз, прижимая пружину 14. Тогда жидкость через каналы 4 и сечения седла 13 и канал 2 поступает в колонну труб. If necessary, direct flushing of the well in the annulus creates excessive pressure, under the action of which the additional seat 13 moves up, and the main seat 10 with shutters 9 and 11 down, pressing spring 14. Then the fluid passes through channels 4 and sections of the saddle 13 and channel 2 into pipe string.

В случае извлечения скважинного оборудования создают избыточное давление в колонне труб, вследствие чего срезаются элементы 18 (фиг.2), за счет чего обеспечивается слив (циpкуляция) жидкости при подъеме насосно-компрессорных труб. In the case of extraction of the downhole equipment, excessive pressure is created in the pipe string, as a result of which the elements 18 are cut off (Fig. 2), which ensures drainage (circulation) of the liquid when lifting the tubing.

При необходимости обратной промывки скважины в колонне труб создают избыточное давление, под действием которого перемещается основное седло 10 вверх, а дополнительное седло 13 с затворами 9 и 11 вниз, прижимая пружину 19 (фиг.3). Таким образом жидкость через каналы 2 и сечения седла 10 и каналы 3 поступает в затрубное пространство. If necessary, backwash the wells in the pipe string to create excess pressure, under the action of which the main saddle 10 moves up, and the additional saddle 13 with shutters 9 and 11 down, pressing spring 19 (figure 3). Thus, the fluid through the channels 2 and sections of the saddle 10 and channels 3 enters the annulus.

Таким образом клапанное устройство работает в автоматическом режиме и обеспечивает поддержание затрубного давления на глубине его установки, а значит и динамического уровня, рационального забойного давления и давления на приеме насоса. Thus, the valve device operates in automatic mode and maintains the annular pressure at the depth of its installation, and hence the dynamic level, rational bottomhole pressure and pressure at the pump intake.

Claims

1. КЛАПАННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАСОСНОЙ СКВАЖИНЫ, включающее в себя полый корпус с входными каналами, верхними и нижними выходными каналами, упругий элемент, установленный в верхней части корпуса и образующий с ним камеру, заполненную сжатым газом и оборудованную узлом зарядки, основное седло, размещенное в нижней части корпуса, шток, жестко связанный верхним концом с упругим элементом, а нижним с основным затвором, установленным под седлом, отличающееся тем, что оно снабжено пружиной, стержнем, дополнительными седлом и затвором, при этом камера, образованная упругим элементом и корпусом, частично заполнена демпфирующей жидкостью, дополнительное седло установлено в корпусе ниже основного седла, пружина между седлами, дополнительный затвор
под дополнительным седлом и жестко связан стержнем с основным затвором, седла установлены ограниченно подвижно относительно друг друга, соответствующие диаметры седел и затворов между собой равны, площадь проходного сечения выходных каналов больше суммарной площади проходных сечений седел, а площадь каждого из последних меньше площади проходного сечения соответствующих ему выходных каналов.1. VALVE DEVICE FOR A PUMP WELL, including a hollow body with inlet channels, upper and lower output channels, an elastic element installed in the upper part of the body and forming a chamber filled with compressed gas and equipped with a charging unit, the main seat, located in the lower part of the body, the rod, rigidly connected with the upper end with an elastic element, and the lower with the main shutter mounted under the seat, characterized in that it is equipped with a spring, a rod, additional saddle and shutter, while RA, formed by the elastic element and the body, is partially filled with damping fluid, an additional seat is installed in the body below the main seat, the spring between the seats, an additional shutter
under an additional saddle and rigidly connected by a rod to the main valve, the saddles are mounted limited movably relative to each other, the corresponding diameters of the seats and valves are equal to each other, the area of the passage section of the output channels is larger than the total area of the passage sections of the seats, and the area of each of the latter is less than the area of the passage section of the corresponding him output channels.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено зафиксированным стопорным срезным элементом в корпусе кольцом, установленным над основным седлом или под дополнительным седлом. 2. The device according to claim 1, characterized in that it is equipped with a fixed locking shear element in the housing with a ring mounted above the main saddle or under the additional saddle.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено зафиксированными стопорными срезными элементами в корпусе кольцами, одно из которых установлено над основным седлом, а другое под дополнительным седлом. 3. The device according to claim 1, characterized in that it is equipped with fixed locking shear elements in the housing rings, one of which is installed above the main saddle, and the other under the additional saddle.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено пружиной, установленной в корпусе над основным седлом или под дополнительным седлом. 4. The device according to claim 1, characterized in that it is provided with a spring installed in the housing above the main saddle or under the additional saddle.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено пружинами, одна из которых установлена в копусе над основным седлом, а другая под дополнительным седлом. 5. The device according to claim 1, characterized in that it is equipped with springs, one of which is installed in the casing above the main saddle, and the other under the additional saddle.