СТРУЙНЫЙ АППАРАТ ДЛЯ ПЕРЕПУСКА ЗАТРУБНОГО ГАЗА
JET DEVICE FOR ANNULAR GAS BYPASSING

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности и может быть применено для перепуска затрубного газа в колонну насосно-компрессорных труб (НКТ) в скважинах, эксплуатируемых установками погружных электроцентробежных насосов.
Известен способ сброса газа из затрубного пространства [паспорт «Клапан лифтовый для стравливания газа», ООО «Татнефть-РНО-МехСервис», г.Альметьевск, 2008 г., копия прилагается], который предусматривает расположение клапана лифтового для эксплуатационных колонн в колонне НКТ под трубодержателем на глубине не менее 30 метров от устья скважины. Клапан лифтовый для эксплуатационных колонн предназначен для автоматического стравливания газа из затрубного пространства скважины в верхнюю часть колонны НКТ и далее в нефтепровод.
Недостатком данного клапана является то, что срабатывание клапана лифтового для эксплуатационных колонн происходит только при превышении давления газа в затрубном пространстве скважины более 0,2…0,3 МПа.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является автоматическое клапанное устройство, состоящее из обратного клапана и устройства для управления его работой, выполненного в виде поршня и корпуса. Поршень связан с выкидной линией при помощи двух концентрично установленных под ним гофрированных трубок и толкателя. В стенках корпуса имеются клиновидные толкатели с пружинами. Обратный клапан соединен с выкидной линией посредством гидравлического канала [Авт. свид. СССР №625021, Е21В 33/03, опубл. 25.09.1978]. Перепуск газа устройством-прототипом осуществляется независимо от величины давления затрубного газа. Область применения устройства типами насосных установок не ограничена.
Конструкция устройства-прототипа не функционирует в условиях низких температур, вследствие замерзания обратного клапана, расположенного на выкидной линии, а также замерзания гофрированных трубок, которое приводит к их разрыву и нарушению герметичности устройства для управления работой обратного клапана. Конструкция автоматического клапанного устройства в целом отличается сложностью и громоздкостью.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности и эффективности работы установки погружного электроцентробежного насоса посредством повышения коэффициента полезного действия (КПД) установки погружного электроцентробежного насоса.
Поставленная задача решается применением струйного аппарата для перепуска затрубного газа в колонну НКТ, который установлен выше динамического уровня и сообщает затрубное пространство с полостью колонны НКТ через обратный клапан, причем струйный аппарат для перепуска затрубного газа выполнен из двух симметричных половин в продольном разрезе, одна из которых установлена неподвижно с обратным клапаном, а вторая имеет возможность продольного перемещения внутри колонны НКТ и связана через постоянные магниты с поршнем, подпружиненным снизу и размещенным в параллельном с осью колонны НКТ цилиндре, нижний конец которого сообщается с затрубным пространством, а верхний - с полостью колонны НКТ.
Схема расположения струйного аппарата для перепуска затрубного газа представлена на фиг.1 и 2 (продольный разрез и поперечное сечение по А-А).
Предлагаемый струйный аппарат для перепуска затрубного газа монтируется в колонне НКТ 1 (см. фиг.1). Струйный аппарат для перепуска затрубного газа состоит из двух симметричных половин - неподвижной 3, снабженной обратным клапаном 4, и подвижной 5, связанной через постоянные магниты 6 с подпружиненной пружиной 7, поршнем 8 (см. фиг.2, А-А), размещенным в параллельном с осью колонны НКТ 1 (см. фиг.1) цилиндре 9 (см. фиг.2), имеющим отверстие 10 (см. фиг.1) в нижней части для сообщения с затрубным пространством 11 (см. фиг.2), образованным колонной НКТ 1 (см. фиг.1) и обсадной колонной 12 (см. фиг.2) с подпоршневой полостью 2, и отверстие 13 (см. фиг.1) для сообщения подпоршневой полости 2 (см. фиг.2) с полостью колонны НКТ 1 (см. фиг.1). Пластовая жидкость через струйный аппарат для перепуска затрубного газа перекачивается погружным электроцентробежным насосом 14.
Струйный аппарат для перепуска затрубного газа работает следующим образом.
Во время добычи на приеме погружного электроцентробежного насоса 14 происходит разгазирование нефти. Часть газа попадает в полость погружного электроцентробежного насоса 14 и по колонне НКТ 1 извлекается на дневную поверхность, а другая часть попадает в затрубное пространство 11 (см. фиг.2) и накапливается над динамическим уровнем, повышая давление газа. При повышении давления газа в затрубном пространстве 11 данное давление действует через отверстие 10 (см. фиг.1) на нижний торец поршня 8 (см. фиг.2, А-А). Под действием подпружиненной пружины 7 (см. фиг.1) и давления газа, которое начинает превышать давление пластовой жидкости, созданное через отверстие 13, поршень 8 (см. фиг.2, А-А) перемещается вверх, увлекая за собой через постоянные магниты 6 (см. фиг.1) подвижную симметричную половину 5 струйного аппарата для перепуска затрубного газа. При достижении подвижной симметричной половиной 5 верхнего крайнего положения струйный аппарат для перепуска затрубного газа начинает действовать в рабочем режиме, снижая давление в сужении Н (см. фиг.2), при этом обратный клапан 4 (см. фиг.1) открывается и газ из затрубного пространства 11 (см. фиг.2) перепускается в колонну НКТ 1 (см. фиг.1), снижая давление газа в затрубном пространстве 11 (см. фиг.2). После снижения давления газа в затрубном пространстве 11 подвижная симметричная половина 5 (см. фиг.1) струйного аппарата для перепуска затрубного газа перемещается вниз под собственным весом, увлекая за собой через постоянные магниты 6, поршень 8 (см. фиг.2, А-А), сжимая подпружиненную пружину 7 (см. фиг.1), увеличивая проходное сечение между неподвижной 3 и подвижной 5 симметричными половинами струйного аппарата для перепуска затрубного газа, тем самым уменьшив гидравлическое сопротивление пластовой жидкости, движущейся по колонне НКТ 1.
Использование струйного аппарата для перепуска затрубного газа в колонну НКТ позволяет снизить давление газа в затрубном пространстве скважин, эксплуатируемых установками погружных электроцентробежных насосов, позволяя повысить уровень пластовой жидкости над погружным электроцентробежным насосом, увеличить дебит скважины, избежать образования гидратных пробок в затрубном пространстве за счет снижения давления газа в затрубном пространстве.
Использование струйного аппарата для перепуска затрубного газа позволяет повысить КПД установки погружного электроцентробежного насоса, уменьшить глубину подвески погружного электроцентробежного насоса за счет повышения уровня пластовой жидкости в затрубном пространстве и тем самым снизить расход колонны НКТ и увеличить межремонтный период работы погружных электроцентробежных насосов.