устройство для стабилизации давления в потоке

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ ДАВЛЕНИЯ В ПОТОКЕ, состоящее из полого корпуса с каналами, перегородки, узла зарядки, уплотнений, упругого элемента, жестко связанного со штоком затвора, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности в работе устройства за счет уравновешивания давления внутри и снаружи упругого элемента, последний выполнен из эластичного материала и расположен с возможностью образования с корпусом и перегородкой двух герметичных взаимодействующих камер, верхняя из которых заполнена сжатым газом, а нижняя буферной жидкостью.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к добыче нефти и может быть применено для автоматического поддержания заданного давления в потоке (газа, жидкости, газожидкостной смеси и пр.), как на поверхности, так и в скважине.

Известно устройство, состоящее из полого корпуса с каналами, узла зарядки, уплотнений, сильфонов, жестко связанных с затвором через шток.

Известно устройство, состоящее из полого корпуса с перегородкой и каналами, уплотнений, стержня с узлом зарядки, сильфона, штока и затвора [1].

Также известно устройство, состоящее из полого корпуса с каналами, уплотнений, узла зарядки, сильфонов и штока с затвором [2].

В известных устройствах упругий элемент в виде сильфона, с одной стороны, снижает срок службы устройства из-за нарушения его герметичности, с другой стороны имеет сложную технологию изготовления и высокую стоимость, а также ограничивает пропускную способность потока при существующих габаритах устройства. Причинами нарушения герметичности сильфона является неуравновешнность давления внутри и снаружи, в том числе, и низкая его надежность на высоких частотах сжатия. Кроме того, точность стабилизации давления в потоке снижается из-за относительно высокой жесткости сильфона.

Целью изобретения является повышение надежности работы устройства за счет уравновешивания давления внутри и снаружи упругого элемента. Положительный эффект при использовании изобретения заключается в снижении стоимости и повышении срока службы устройства, в том числе, и в росте дебита скважины за счет обеспечения высокой пропускной способности устройства и повышения точности стабилизации оптимального давления в потоке.

Указанная цель достигается тем, что упругий элемент выполнен из эластичного материала и образует с корпусом и перегородкой две герметичные взаимодействующие камеры, верхняя из которых заполнена сжатым газом, а нижняя буферной жидкостью.

На фиг.1 изображено устройство в закрытом состоянии, общий вид; на фиг. 2 - в открытом (регулирующем) состоянии.

Устройство содержит полый корпус 1 с отверстиями 2, входными прорезями 3 и выходными каналами 4, уплотнения 5 и узел зарядки 6.

В корпусе 1 в верхней части установлен упругий элемент 7, выполненный из эластичного материала (резина), а в средней части размещена перегородка 8 с уплотнителем 9. Упругий элемент 7 жестко связан со штоком 10 затвора 11 и образует с корпусом 1 и перегородкой 8 две герметичные взаимодействующие камеры, верхняя 12 из которых заполнена сжатым газом, а нижняя 13 полностью буферной жидкостью.

Уравнение баланса сил, действующих на состояние устройства, следующее:

P_c.г.S_з=P_пS_з где Р_с.г. - давление сжатого газа в камере 12;

S_з - площадь поперечного сечения затвора 11;

Р_п - давление в потоке.

Устройство работает следующим образом.

Заряжается камера 12 сжатым газом до расчетного давления, исходя из заданного давления в потоке. При этом давление сжатого газа передается в камеру 13, заполненную буферной жидкостью через упругий элемент (эластичный материал) 7, тем самым уравновешиваются силы, действующие на его поверхности.

При функционировании устройства поперечная площадь затвора 11 сверху находится под воздействием давления сжатого газа Р_с.г. в камере 12, а снизу - давления в потоке Р_п. В случае Р_п > Р_с.г. затвор 11 перемещается вверх и открывается сечение прорезей 3, в которых происходит дросселирование (штуцирование) потока. В процессе работы, давление в потоке поддерживается автоматически за счет изменения скорости потока через прорези 3. То есть при изменении давления в скважине и(или) на коллектор, затвор 11 перемещается вверх или вниз под действием давления в потоке на его поперечную площадь, вследствие чего прорези 3 дополнительно открываются или наоборот перекрываются. Тем самым устройство изменяет скорость потока и обеспечивает компенсацию изменения давления.