автоматическое устройство для перепуска затрубного газа в колонну насосно-компрессорных труб

Формула изобретения

Автоматическое устройство для перепуска затрубного газа в колонну НКТ, содержащее корпус, обратный шаровой клапан, гидравлический канал с центральным сужением, колонну насосных штанг, оснащенную отклонителем потока, расположенное в затрубном пространстве над уровнем скважинной жидкости, отличающееся тем, что устройство имеет в осевой линии гидравлического канала патрубок, соединяющий полость насосно-компрессорных труб перед отклонителем потока и обратный шаровой клапан, защищенный шарнирным колпачком от механических примесей, снабженный ограничителем хода и размещенный в корпусе, закрепленном на колонне НКТ, к стенкам которого прилегает большое основание равнобедренного треугольного упора, с упирающимся на него через радиально-упорный подшипник отклонителем потока в виде цилиндрического утолщения, имеющего ходовую посадку к стенкам корпуса, причем диаметр окружности, проведенной через вершину треугольника, больше диаметра винта насоса.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности и может быть применено для снижения избыточного давления газа в затрубном пространстве добывающих скважин, преимущественно в скважинах, эксплуатируемых установками винтовых насосов.

Обеспечивает повышение надежности и эффективности автоматического устройства для перепуска затрубного газа в целях снижения затрубного давления в скважинах, эксплуатируемых установками винтовых насосов при упрощении конструкции устройства.

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.

Способ применим только на скважинах, эксплуатируемых установками электроцентробежных насосов, применение его на скважинах, эксплуатируемых установками винтовых насосов невозможно.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является автоматическое клапанное устройство для перепуска затрубного газа в насосно-компрессорные трубы (НКТ) [Патент РФ № 2318983, Е21В 43/00, опубл. 10.03.2008], состоящее из обратного клапана, гидравлического канала с центральным сужением, колонны насосных штанг, оснащенной отклонителем потока, расположенное в затрубном пространстве, в муфте колонны НКТ над уровнем скважинной жидкости.

Однако установка уплотнителя на колонну насосных штанг представляет сложность, так как уплотнитель необходимо устанавливать таким образом, чтобы он обеспечивал беспрепятственное их возвратно-поступательное движение. Кроме того, затруднительны изготовление и установка в муфте НКТ обратного клапана кольцевого типа.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности и эффективности автоматического устройства для перепуска затрубного газа в целях снижения затрубного давления в скважинах, эксплуатируемых установками винтовых насосов с поверхностным приводом при упрощении конструкции устройства.

Поставленная задача решается предлагаемым автоматическим устройством для перепуска затрубного газа в колонну НКТ.

Автоматическое устройство для перепуска затрубного газа в колонну НКТ содержит корпус, обратный шаровой клапан, гидравлический канал с центральным сужением, колонну насосных штанг, оснащенную отклонителем потока, расположено в затрубном пространстве над уровнем скважинной жидкости, имеет в осевой линии гидравлического канала патрубок, соединяющий полость насосно-компрессорных труб перед отклонителем потока и обратный шаровой клапан, защищенный шарнирным колпачком от механических примесей и снабженный ограничителем хода. Устройство размещено в корпусе, закрепленном на колонне НКТ, к стенкам которого прилегает большое основание равнобедренного треугольного упора с упирающимся на него через радиально-упорный подшипник отклонителем потока в виде цилиндрического утолщения, имеющего ходовую посадку к стенкам корпуса, причем диаметр окружности, проведенной через вершину треугольника, больше диаметра винта насоса.

Конструкция устройства показана на фиг.1 и 2.

На фиг.1 конструкция винтового насоса в скважине с автоматическим устройством для перепуска затрубного газа в колонну НКТ.

На фиг.2 представлено автоматическое устройство для перепуска затрубного газа в колонну НКТ.

Внутри корпуса 1 (см. фиг.2) имеется гидравлический канал Б, выполненный с центральным сужением, соединяющий полость насосно-компрессорных труб 2 через расположенный в осевой линии патрубок 3 с затрубным пространством через обратный шаровой клапан 4, защищенный шарнирным колпачком 5 от механических примесей и снабженный ограничителем хода 6. В процессе спуска устройства в скважину шарнирный колпачок 5 обратного шарового клапана 4 закрыт, после установки он раскрывается под собственным весом до уровня ограничителя хода 6. Штанговая колонна 7 выполнена с отклонителем потока 8 в виде цилиндрического утолщения, имеющего ходовую посадку к стенкам корпуса 1 устройства и упирающегося на равнобедренный треугольный упор 9 посредством радиально-упорного подшипника 10, не препятствующего вращательному движению колонны штанг 7. Большое основание равнобедренного треугольного упора 9 прилегает к стенкам корпуса 1, причем диаметр окружности, проведенной через вершину треугольника больше диаметра винта насоса 11 (см. фиг.1).

Автоматическое устройство для перепуска затрубного газа в колонну НКТ работает следующим образом.

В процессе работы винтового насоса 11 за счет изменения направления течения газожидкостной смеси отклонителем потока 8, смесь через патрубок 3 поступает в гидравлический канал Б с центральным сужением. В области сужения давление газожидкостной смеси снижено вследствие ускорения ее движения, в результате чего высокое давление затрубного газа открывает обратный шаровой клапан 4 и происходит перепуск газа в НКТ 2. Смешиваясь, затрубный газ и газожидкостная смесь по гидравлическому каналу Б попадают в полость НКТ 2 над отклонителем потока 8.

После того, как произошел перепуск газа в полость НКТ 2, происходит облегчение газожидкостной смеси в полости НКТ 2 и, как следствие, снижается потребляемая установкой энергия на подъем продукции скважины. Поскольку произошел перепуск газа из затрубного пространства, давление газа падает и обратный шаровой клапан 4 закрывается до увеличения давления вновь, затем цикл повторяется.

Использование автоматического устройства для перепуска затрубного газа в колонну НКТ позволяет осуществлять снижение давления газа в затрубном пространстве независимо от температурных условий работы скважин, эксплуатируемых установками винтовых насосов с поверхностным приводом, позволяя повысить уровень жидкости над насосом, увеличить дебит скважины, избежать образования гидратных пробок в затрубном пространстве за счет снижения давления газа в затрубном пространстве.

Использование автоматического устройства для перепуска затрубного газа в колонну НКТ позволит уменьшить глубину подвески насоса за счет повышения уровня жидкости в затрубном пространстве и тем самым снизить расход насосно-компрессорных труб, насосных штанг и увеличить межремонтный период работы установок.

Технико-экономическая эффективность автоматического устройства для перепуска затрубного газа в колонну НКТ заключается в повышении эффективности эксплуатации скважин, эксплуатируемых установками винтовых насосов.