Забойный клапан отсекатель служит для (2 видео)

Изобретение относится к добыче нефти, в частности к глушению скважин. Технический результат — повышение эффективности автоматического перекрытия забойного интервала скважины при проведении ремонтных или спускоподъемных работ. Забойный клапан-отсекатель, устанавливаемый в скважине совместно с пакером, включающий корпус и подвижную часть с запорными устройствами, работающий от результирующей силы, возникающей от разности давлений в конструкции клапана отсекателя и выталкивающей силы жидкости во время эксплуатации скважины, отсекающий проход в скважине под действием силы, определяемой весом подвижной части клапана и выталкивающей силы жидкости в скважине, позволяющий производить ремонт скважины без ее глушения задавочной жидкостью и обеспечивающий опрессовку скважины. 1 ил.

Изобретение относится к области добычи нефти, а именно к глушению скважин. В настоящее время разработка нефтяных месторождений производится с поддержанием пластового давления путем закачки в эксплуатационные горизонты воды или газа. На большинстве таких месторождений в результате интенсификации поддержания пластового давления, пластовое давление выше первоначального давления или выше давления гидростатического столба пластовой жидкости. Несмотря на то, что большинство скважин фонтанирует, для увеличения отбора жидкости в скважины спускаются высокопроизводительные штанговые или электропогружные насосы.

Для спуска насосных установок в скважины, имеющие избыточные давления на устье, необходимо предварительно произвести их задавку, то есть заменить столб пластовой жидкости в скважине специальными растворами (как правило солевыми) с большим удельным весом.

Задавка скважин процесс трудоемкий, дорогостоящий, продолжительный, ведет к большим недоборам нефти после пуска скважины в эксплуатацию. Недоборы, как следствие повреждения призабойной зоны, продолжаются длительное время после окончания ремонтных работ, а также необходимости отработки из пласта задавочной жидкости.

Кроме этого, вследствие воздействия солевого раствора идет интенсивная коррозия нефтепромыслового оборудования и конструкций самой скважины.

Предлагались и предлагаются различные способы глушения скважин. Основной недостаток этих способов в том, что они основаны на закачке в скважину определенных химических веществ с целью повышения плотности или удельного веса закачиваемых растворов, в том числе и соленой воды. Есть и конструкции забойных клапанов-отсекателей, работающих под действием возвратных пружин, перекрывающих проход в скважине под действием этих пружин или пружины, установленных в конструкции клапана-отсекателя. Это известные конструкции клапана Гайберсона и других. К этому же классу относится и «Устройство для перекрывания потока флюида в скважине» — патент №2237152. В этом изобретении основной элемент для управления отсекающим клапаном — возвратная пружина. Основной недостаток этого изобретения и других аналогичных конструкции — использование пружин для управления процессом отсекания. При знакопеременных нагрузках, неизбежных в процессе эксплуатации в скважине, эти нагрузки нарушают систему регулировки, основным элементом которого являются возвратные пружины или пружина, вследствие этого — отказ в работе. Другой недостаток — сложность конструкции.

Целью предлагаемого изобретения является автоматическое отключение пластового давления во время проведения капитального и текущего ремонта скважин. Положительный эффект от использования изобретения заключается в устранении необходимости применения дорогостоящих жидкостей глушения для поддержания пластового давления, в предотвращении нарушения коллекторских свойств в призабойной зоне пласта, возникающих вследствие поглощения пластом жидкости глушения, в исключении дополнительных расходов, связанных с откачкой тяжелой жидкости глушения после проведения ремонта, обеспечение надежного глушения скважин, применением клапана-отсекателя, принцип действия которого основан на иных, надежных действиях гидравлических и механических законах.

Поставленная задача решается применением одного из основных уравнений гидромеханики Д.Бернулли, которая при установившемся движении несжимаемой идеальной жидкости в однородном поле сил тяжести имеет вид:

h — высота жидкой частицы над некоторой горизонтальной плоскостью,

g — ускорение свободного падения,

С — величина, постоянная на каждой линии тока, но в общем случае изменяющая свое значение при переходе от одной линии тока к другой.

Сумма первых двух членов в левой части уравнения равна полной потенциальной, а третий член — кинетической энергиям, отнесенным к единице массы жидкости;

следовательно, все уравнение выражает для движущейся жидкости закон сохранения механической энергии и устанавливает важную зависимость между v, p и h. Например, если при неизменной h скорость течения вдоль линии тока возрастает, то давление падает, и наоборот. В соответствии с этим принцип работы клапана отсекателя основан на эффекте возникновения разности давлений во время откачки жидкости из скважины, а во время ремонта скважины клапан-отсекатель постоянно закрыт. Другое физическое явление, используемое в решении, — это архимедова сила, то есть сила, выталкивающая тело из жидкости или газа и определяемая по формуле:

Читайте также: Клапан обратный газ 406

где F_A — архимедова сила, ρ_ж — плотность жидкости, V_Т — объем погруженного в жидкость тела,

то есть тело, погруженное в жидкость, может всплывать, плавать внутри нее, или тонуть.

Изобретение иллюстрируется чертежом, на котором изображена принципиальная схема действия клапана-отсекателя (стрелками изображено движения нефти). Клапан-отсекатель 3 спускается в скважину 2 вместе с пакером 8 и соединительной муфтой 1 на глубину ниже эксплуатационного насоса. При достижении необходимой глубины спуска под действием выталкивающей силы нефти подвижная часть 4 клапана-отсекателя 3 приподнимается и закрывает проходное отверстие в скважине.

Конструкция и вес подвижной части 4 клапана-отсекателя 3 рассчитаны таким образом, что она срабатывает на определенной глубине в скважине для стабильной работы спускаемых насосов, то есть ее вес при этом становится меньше выталкивающей архимедовой силы. После пропуска определенного объема нефти под действием результирующей силы, определяемой весом подвижной части 4 клапана-отсекателя 3 и выталкивающей силы жидкости в скважине, подвижная часть 4 клапана-отсекателя 3 приподнимается и усилие через шток 6 передается на тарелку 7, которая перекрывает приток нефти. Верхняя тарелка 5 и нижняя тарелка 7 в подвижной части 4 клапана-отсекателя 3 представляют собой запорные устройства в виде клапанов. При работе насоса во время эксплуатации нефть, всасываясь в подвижную часть 4 клапана отсекателя 3, со скоростью обтекает нижний торец фланца подвижной части 4 клапана отсекателя 3, тем самым создавая зону пониженного давления. Это понижение давления зависит от геометрических размеров конструкции и определяется гидравлическими расчетами и составляют до 10-15% от давления, существующего в зоне установки клапана-отсекателя. (Гидравлика, водоснабжение и канализация. Учебник для ВУЗов. В.И.Калицун, B.C.Кедров и другие. М., 1980, стр.44-45.) А над верхней частью фланца сохраняется высокое давление. Результирующая сила, равная разности давлении на верхней и нижней торцах фланца подвижной части 4 клапана отсекателя 3, передается через шток 6 на тарелку 7, открывая его и обеспечивая приток нефти. Это же сила обеспечивает и надежную технологию опрессовки колонны НКТ. Тарелка 5 подвижной части 4 клапана-отсекателя 3 обеспечивает надежное перекрытие забоя скважины во время опрессовки НКТ. Шток 6, соединяющий верхнюю тарелку 5 и нижнюю 7 подвижной части 4 клапана-отсекателя 3, имеет достаточную длину, чтобы обеспечивать надежную работу клапана-отсекателя.

Преимущества предлагаемого изобретения:

2. Клапан является автономным устройством, который открывается при работе насоса и автоматически закрывается при прекращении отбора нефти.

3. Простой и надежный метод регулирования давления открытия и закрытия клапана.

4. Для работы клапана не требуется наличия гидравлических, электрических или каких-либо других дистанционных методов управления, манипуляции НКТ или работы с тросом.

5. Дополнительным преимуществом системы является предотвращение полетов расчленившихся электропогружных и других насосов на забой, что особо важно в наклонно направленных скважинах и скважинах с горизонтальным забойным интервалом.

Забойный клапан-отсекатель, устанавливаемый в скважине совместно с пакером, включающий корпус и подвижную часть с запорными устройствами в виде клапанов, работающий от результирующей силы, возникающей от разности давлений в конструкции клапана-отсекателя и выталкивающей силы жидкости во время эксплуатации скважины, отсекающий проход в скважине под действием силы, определяемой весом подвижной части клапана и выталкивающей силы жидкости в скважине, позволяющий производить ремонт скважины без ее глушения задавочной жидкостью и обеспечивающий опрессовку скважины.

Содержание

Забойный клапан отсекатель служит для
Введение
1 Область применения
2 Нормативные ссылки
🎬 Видео

Видео:Клапан-отсекатель принцип работыСкачать

Забойный клапан отсекатель служит для

ГОСТ 32503-2013
(ISO 28781:2010)

Нефтяная и газовая промышленность

ОБОРУДОВАНИЕ БУРОВОЕ И ЭКСПЛУАТАЦИОННОЕ. КЛАПАНЫ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЕ СКВАЖИННЫЕ И СОПУТСТВУЮЩЕЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Общие технические требования

Petroleum and natural gas industries. Drilling and production equipment. Subsurface barrier valves and related equipment. General technical requirements

Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0-92 «Межгосударственная система стандартизации. Основные положения» и ГОСТ 1.2-2009 «Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, применения, обновления и отмены»

1 ПОДГОТОВЛЕН Федеральным государственным унитарным предприятием «Всероссийский научно-исследовательский институт стандартизации и сертификации в машиностроении» (ВНИИНМАШ)

2 ВНЕСЕН Межгосударственным техническим комитетом по стандартизации МТК 523 «Техника и технологии добычи и переработки нефти и газа»

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 05.11.2013 г. N 61-П)

За принятие проголосовали:

Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97

Сокращенное наименование национального органа по стандартизации

Минэкономики Республики Армения

Госстандарт Республики Беларусь

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 08 апреля 2014 г. N 330-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 32503-2013 (ISO 28781:2010) введен в действие непосредственно в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 июля 2014 г.

Читайте также: Нагнетательный клапан тнвд назначение

5 Настоящий стандарт модифицирован по отношению к международному стандарту ISO 28781:2010* Petroleum and natural gas industries — Drilling and production equipment — Subsurface barrier valves and related equipment (Нефтяная и газовая промышленность. Буровое и эксплуатационное оборудование. Скважинные предохранительные клапаны и сопутствующее оборудование).

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. — Примечание изготовителя базы данных.

Дополнительные положения и требования, а также сноски, включенные в текст настоящего стандарта для учета потребностей национальной экономики указанных выше государств и/или особенностей межгосударственной стандартизации, выделены курсивом*.

* В бумажном оригинале обозначения и номера стандартов и нормативных документов в разделах «Предисловие», «Термины и определения» приводятся обычным шрифтом, остальные по тексту документа выделены курсивом. — Примечание изготовителя базы данных.

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования международного стандарта для приведения в соответствии с ГОСТ 1.5-2001.

Перевод с английского языка (en).

Степень соответствия — модифицированная (MOD)

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном информационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет

Видео:Как это работает: регулирующий клапан SpiraTrolСкачать

Введение

Настоящий стандарт содержит требования и информацию для поставщиков/изготовителей и потребителей/заказчиков в отношении выбора, изготовления, испытания и применения клапанов-отсекателей скважинных и связанного с ними оборудования, используемых в нефтяных и газовых скважинах. Кроме того, в данном стандарте изложены минимальные требования к поставщику/изготовителю, которые должны ими соблюдаться для заявки о соответствии требованиям стандарта.

Стандарт разработан для шести разных типов клапанов-отсекателей скважинных. Такая дифференциация обусловлена диапазоном функциональных возможностей изделия, например направление, в котором удерживается давление и его использование перед/после добычи/закачки сырья.

Настоящий стандарт разработан по уровням повышенных требований к контролю качества и утвержденным уровням исполнения. Такие уровни позволяют потребителям/заказчикам выбирать уровень требований в каждом отдельном случае применения.

Существует два уровня качества: Q2 — стандартные требования к качеству; Q1 — расширенные требования к качеству. Прочие требования к качеству могут быть предусмотрены потребителем/заказчиком как дополнительные.

Существует три уровня исполнения объектов, из которых потребитель/заказчик могут выбрать уровень требований к каждому отдельному случаю применения. Уровни исполнения объектов следующие: вариант V3 представляет собой оборудование, спроектированное и изготовленное в соответствии с минимальными требованиями, предъявляемыми в данной отрасли; вариант V1 — с расширенными.

Настоящий стандарт включает в себя обязательные приложения В, С, D и Е и справочные — А, F, G и H.

В настоящем стандарте используется система единиц (СИ), но для информации приводятся также единицы традиционной американской системы единиц (USC) и другие единицы измерения.

В отдельных случаях в отношении оборудования могут быть предъявлены дополнительные требования, помимо предусмотренных, поэтому поставщик/изготовитель может предлагать, а потребитель/заказчик — принимать альтернативное оборудование или инженерные решения, в частности инновационные и разрабатываемые технологии. Если отдают предпочтение альтернативным технологиям, поставщик/изготовитель несут солидарную ответственность за неуказание любых отклонений от требований настоящего стандарта и предоставление в связи с этим необходимой информации.

Видео:Соленоидные электромагнитные клапаны. Принцип работы, виды.Скачать

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на клапаны предохранительные (далее по тексту клапаны-отсекатели) скважинные и сопутствующее оборудование, предназначенные для автоматического отсечения потока флюида, исходящего из нефтяной и газовой скважины.

Настоящий стандарт устанавливает требования к проектированию, валидации проекта, изготовлению, функциональной оценке, ремонту, восстановлению, транспортировке и хранению данных клапанов.

Клапан-отсекатель скважинный не является противоаварийным или предохранительным устройством для безаварийного управления потоком.

Настоящий стандарт не распространяется на следующие области: монтаж и техническое обслуживание; компьютерные системы и системы управления трубопроводами, не являющиеся частью клапана-отсекателя скважинного; оборудование, выпускаемое по [1], [2], [3], [4], [5]; скважинные штуцеры; устьевые клапаны; скользящие муфты; клапаны-регуляторы потока обсадной колонны трубы; инжекционные клапаны; клапаны, активирующие режим и состояние скважины; технические средства для опробования пласта, спущенные на колонне бурильных труб испытателем в открытом стволе; соединения обсадной колонны скважины.

Видео:Предохранительный клапан. Устройство и принцип работыСкачать