УСТРОЙСТВО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПОТОКА
FLOW CONTROL DEVICE

Изобретение относится к оборудованию для заканчивания нефтяных и газовых скважин, в частности для регулирования притока скважинной жидкости на отдельном участке ствола скважины.
Необходимость регулирования притока по длине скважины обусловлена тем, что пластовое давление изменяется от начала горизонтального участка до его забоя, в результате чего приток жидкости по длине участка будет отличаться, что приведет к неравномерному истощению пласта и, в конечном итоге, может вызвать преждевременное обводнение добываемой продукции.
Для предотвращения прорывов воды или газа существуют устройства контроля притока или эквалайзеры. Они создают необходимый перепад давления, в результате чего выравнивают профиль притока по длине скважины. Однако, использование эквалайзеров не исключает возможные прорывы воды или газа, т.к. их настройка происходит перед спуском в скважину на основаниях прогноза. Ограничивают приток флюида на участке, как правило, при помощи инструмента, опускаемого на гибкой насосно-компрессорной трубе (ГНКТ). Данная процедура приводит к простоям скважины, а, следовательно, к уменьшению объема добычи нефти. Наряду с этим существуют автономные регуляторы притока, предназначенные для перекрытия притока флюида на участке, где произошел прорыв воды или газа.
Наиболее близким к заявленному изобретению является устройство регулирования потока (Евразийская заявка ЕА №201491677 А1, фиг. 12, опубл. 31.03.2015), содержащее корпус, состоящий из верхней и нижней частей, соединенных между собой резьбовым соединением, который имеет осевой вход и радиально расположенные выходы (первичный канал), внутри корпуса расположен подвижный в осевом направлении элемент, удерживаемый цангой, находящейся внутри корпуса, закрывающий или открывающий осевой вход. В верхней части корпуса расположен вход во вторичный канал, выполненный в виде проточки сложной формы, на входе в которую расположен сменный пористый элемент в виде кольца, проточка в верхней части корпуса соединена с множеством капиллярных каналов, ориентированных в осевом направлении и расположенных в стенках корпуса, которые выходят в нижней части корпуса в единый кольцевой канал, связанный, в свою очередь, с множеством капиллярных Г-образных каналов в нижней части корпуса, соединенных с полостью под подвижным элементом внутри корпуса. Полость под подвижным элементом имеет выход в виде сопла малого диаметра с уплотнением диафрагменного типа, защищающим от протекания первичный и вторичный канал. В нижней части корпуса установлен фильтроэлемент.
При работе такого устройства поток жидкости поступает в осевой вход, где разделяется на первичный и вторичный потоки, первичный поток обтекает подвижный элемент и вытекает в радиально расположенные выходы; вторичный поток поступает через пористый элемент в кольцевую проточку в верхней части корпуса, затем по системе капиллярных каналов в стенках корпуса стекает в кольцевой канал в нижней части корпуса, откуда по множеству капиллярных Г-образных каналов жидкость поступает в полость под подвижным элементом, защищенную от протекания в первичный канал уплотнением диафрагменного типа, после чего жидкость через сопло, расположенное в полости под подвижным элементом, соединяется с жидкостью, вышедшей из радиально расположенных выходов. При этом на подвижный элемент сверху действует давление от первичного потока жидкости, а снизу - от вторичного потока жидкости. Чем выше вязкость поступающей в устройство жидкости и чем выше перепад давления на пористом элементе, тем меньше будет сила, действующая на подвижный элемент снизу, это позволяет устройству пропускать только высоковязкую жидкость и перекрывать поток жидкости при попадании маловязкой жидкости.
Недостатком данного устройства является наличие множества капиллярных каналов во вторичном потоке, проходя по которым поток неоднократно поворачивает, что при наличии механических примесей неизбежно приведет к засорению вторичного канала и преждевременному отказу устройства.
Задачей настоящего изобретения является повышение надежности работы устройства за счет упрощения конструкции и уменьшения ее высоты.
Для решения указанной проблемы предлагается устройство регулирования потока, содержащее корпус, состоящий из верхней и нижней частей, соединенных между собой резьбовым соединением, и имеющий осевой вход и радиально расположенные выходы, между которыми сформирован первичный канал, расположенный внутри корпуса подвижный в осевом направлении элемент, удерживаемый цангой, закрывающий или открывающий осевой вход, вторичный канал с входом в верхней части корпуса, выполненный в виде проточки прямоугольного сечения, в которой расположен пористый элемент, заполняющий всю проточку, которая в свою очередь соединена с множеством капиллярных каналов в осевом направлении, расположенных в стенках корпуса, соединенных в нижней части корпуса в полость под подвижным в осевом направлении элементом, которая имеет выход в виде сопла в нижней части.
В отличие от прототипа в заявляемом устройстве капиллярные каналы в нижней части корпуса соединены в полости под подвижным элементом, что исключает неоднократный поворот потока в капиллярных Г-образных каналах в нижней части корпуса и устраняет возможность засорения узких капиллярных каналов, что существенно повышает надежность устройства.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображено заявляемое устройство регулирования потока в открытом положении при прохождении вязкой жидкости, на фиг. 2 - устройство регулирования потока в закрытом положении при поступлении воды или жидкости с малой вязкостью.
Устройство регулирования потока содержит корпус 1 состоящий из верхней 2 и нижней 3 частей, соединенных между собой резьбовым соединением, в верхней части 2 выполнен осевой вход 4 и радиально расположенные выходы 5, между верхней 2 и нижней 3 частями корпуса 1 расположена цанга 6, удерживающая подвижный в осевом направлении элемент 7. В верхней части 2 корпуса 1 выполнена проточка 8 прямоугольного сечения, внутри которой размещен пористый элемент 9, повторяющий ее форму. Полное заполнение проточки 8 пористым элементом 9 обеспечивает больший перепад давления и делает конструкцию универсальной с возможностью работы в диапазоне вязкости выше 5 сСт. Проточка 8 соединена с множеством капиллярных каналов 10, ориентированных в осевом направлении и расположенных в стенках верхней части 2 корпуса 1. В нижней части корпуса 1 капиллярные каналы 10 объединены полостью 11, образованной между подвижным элементом 7 и нижней частью 3 корпуса 1, в которой расположено сопло малого диаметра 12. Первичный канал образован осевым входом 4, полостью 13 над подвижным элементом 7 и радиальными выходами 5. Вторичный канал образован пространством в пористом элементе 9, капиллярными каналами 10, полостью 11 и соплом 12.
Устройство работает следующим образом.
Поток жидкости поступает в осевой вход 4, где происходит разделение на первичный и вторичный поток. Первичный поток попадает в полость 13, обтекает подвижный элемент 7, удерживаемый цангой 6, и вытекает в радиальные отверстия 5. Вторичный поток поступает в проточку 8 в верхней части 2 корпуса 1, проходит через расположенный в ней пористый элемент 9, где скорость потока снижается и, соответственно, уменьшается давление. Затем по системе капиллярных каналов 10 в стенках корпуса 1 вторичный поток спускается в полость 11 под подвижным элементом 7, после чего вытекает через сопло 12 в пространство, где соединяется с первичным потоком, выходящим из радиальных отверстий 5. Во время этого на подвижный элемент 7 сверху действует давление от первичного потока жидкости, а снизу от вторичного потока жидкости, которое зависит от перепада давления на пористом элементе 9. Чем выше вязкость поступающей жидкости и чем выше перепад давления на пористом элементе 9, тем меньше сила, действующая на подвижный элемент 7 снизу. Поэтому при поступлении высоковязкой жидкости подвижный элемент 7 находится в нижнем положении, оставляя открытым осевой вход 4 (фиг. 1). В случае попадания в устройство маловязкой жидкости или воды, сила, действующая снизу на подвижный элемент 7, возрастает и поднимает его вверх до соприкосновения с цангой 6, в результате осевой вход 4 перекрывается (фиг. 2) и поступление жидкости в устройство через первичный канал прекращается, но продолжается поступление жидкости через вторичный канал, однако количество жидкости крайне мало. Открытие первичного канала произойдет при отступлении маловязкой жидкости и увеличении перепада давления на пористом элементе 9, достаточном для опускания подвижного элемента 7 и открытия осевого входа 4.
Таким образом, за счет исключения многократных поворотов при движении потоков удается избежать засорения каналов, а отсутствие Г-образных каналов в нижней части корпуса сокращает монтажную высоту конструкции, что увеличивает надежность устройства и уменьшает его массогабаритные размеры.