ДРОССЕЛЬ С АВТОМАТИЧЕСКОЙ ОЧИСТКОЙ ДРОССЕЛИРУЮЩЕГО КАНАЛА
THROTTLE WITH AUTOMATIC CLEANING OF THROTTLING CHANNEL

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к устьевым регулирующим устройствам для эксплуатации фонтанирующих нефтяных и газовых скважин.
Известна конструкция прямоточно-регулируемого штуцера (см. «Справочное пособие по газлифтному способу эксплуатации скважин» Ю.В.Зайцев, Р.А.Максутов, О.В.Чурбанов и др. - М.: «Недра», 1984 г.с.115-116).
Устройство состоит из полого корпуса, в осевом канале которого размещена штуцирующая насадка, наконечник на днище полого поршня, установленный осесимметрично насадке, который в свою очередь связан через шаровое зацепление с гайкой на внешней стороне полого корпуса.
За счет перемещения наконечника изменяют площадь сечения канала насадки, что приводит к изменению расхода пластового флюида.
Тем не менее при возможности изменить дебит скважины за счет возвратно-поступательного перемещения наконечника невозможно осуществить в автоматическом режиме очистку дросселирующего канала от отложений и наличия мехпримесей.
Известно клапанное устройство (см. а.с. №1440574, М. кл. E21B 34/06, опубл. 30.11.88 г., бюлл. №44).
Устройство состоит из цилиндрического корпуса с приемной и отводящей камерами, сообщающимися друг с другом через осевой канал, в котором установлена ступенчатая втулка. В теле ступенчатой втулки выполнены радиальные отверстия, снабженные насадками. Осесимметрично установлен дроссель, в осевой канал которого введен стержень, снабженный гидравлическим приводом в виде подпружиненной гильзы с фиксатором. Снаружи на гильзе установлена ступенчатая втулка с образованием между ними камеры, гидравлически связанной с отводящей камерой. Ступенчатая втулка снабжена подпружиненным золотником с фиксатором.
В случае изменения перепада давления на штуцере, например при его забивании мехпримесями или отложениями газогидратов, происходит воздействие избыточного от расчетного перепада давления на сечение гильзы. Это приводит к ее перемещению в сторону отводящей камеры и воздействию на золотник, который сжимает пружину, со съемом его с фиксатора, что приводит к образованию гидравлической связи приемной камеры с отводящей через радиальные отверстия в теле ступенчатой втулки. Одновременно при перемещении гильзы, с которой связан стержень, последний вводится в осевой канал дросселя с воздействием на слой мехпримесей или газогидратов с их разрушением и удалением. При этом происходит выравнивание перепада давления до расчетного, и усилием предварительного сжатой пружины стержень возвращается в исходное положение с продолжением процесса добычи пластового флюида через осевой канал дросселя.
К недостаткам конструкции можно отнести ее сложность и невозможность осуществлять настройку на заданный технологический режим работы:
- сложность монтажа устройства в осевом канале корпуса, что связано с необходимостью завинчивания в резьбу ступенчатой втулки.
Известна конструкция клапанного устройства для управления работой газонефтяной скважины (см. а.с. №1624130, М. кл. E21B 34/16, опубл. 30.01.91 г., бюлл. №4). Устройство состоит из корпуса с приемной и отводящей камерами, которые связаны между собой через осевой канал дросселя. Для очистки его осевого канала имеется стержень с приводом.
Устройство снабжено стаканом, установленным в верхней части корпуса. Посадочное седло размещено в нижней части корпуса с подпружиненным поршнем, снабженным кольцевым выступом и торцовым клапаном, опирающимся на седло.
В кольцевой камере, образованной стаканом и посадочным седлом, размещен кольцевой выступ подпружиненного поршня, который может взаимодействовать с торцовой поверхностью стакана и посадочным седлом. Стержень очистки осевого канала дросселя, а также приемная камера расположены в осевом канале подпружиненного поршня.
Привод стержня очисти выполнен в виде подпружиненного толкателя, установленного в корпусе, с возможностью взаимодействия с подпружиненным поршнем. Кольцевая полость имеет возможность гидравлически соединяться с отводящей камерой. Для включения в состав отводящей трубы промыслового коллектора корпус снабжен подводящим и отводящим патрубками.
Работа устройства. Пластовая жидкость через подводящий канал, кольцевую полость и радиальные щели поступает в приемную камеру с задержанием крупных механических частиц. Пластовая жидкость через осевой дросселирующий канал подается в отводящую камеру и далее через отводящий канал выходит в отводящую магистраль. Поршень с торцовым клапаном поджат к седлу усилием пружины и избыточным давлением на кольцевой выступ со стороны расточки.
Толкатель находится в крайнем нижнем положении и удерживается в нем пружиной с настройкой на расчетный перепад давления. При забивании осевого дросселирующего канала мехпримесями или газогидратами происходит увеличение перепада давления между подводящей и отводящей магистралями. Это приводит к изменению сил на силовом поршне толкателя и перемещению штока вверх до упора в поршень с отрывом торцового клапана от седла и подачей пластовой жидкости под поршень с его резким перемещением вверх. Радиальные щели проходят относительно острой кромки на стакане, что приводит к удалению осадка и мехпримесей.
Одновременно стержень входит в осевой дросселирующий канал с взаимодействием слоя отложений на его внутренней поверхности.
Перепад давления восстанавливается до расчетного.
Усилием сжатой пружины силовой поршень толкателя возвращается в исходное положение, толкатель также перемещается вниз.
Стержень с поршнем возвращаются в исходное положение с насадкой торцового клапана на седло и переходом на добычу пластового флюида по осевому дросселирующему каналу.
К недостаткам конструкции устройства следует отнести:
- сложность монтажа устройства на старом фонде скважин, где сложно подобрать доступное место установки, а также необходимо проведение огневых работ;
- многократное изменение направления движения потока пластового флюида в устройстве приводит к достаточно большим гидравлическим потерям, что особенно необходимо учитывать при оснащении скважин с малым перепадом давления.
Технический результат, который может быть получен при реализации предполагаемого изобретения, заключается в следующем:
- снижение местных гидравлических сопротивлений в потоке добываемого пластового флюида;
- повышение надежности работы конструкции за счет снижения воздействия абразивных частиц на детали конструкции;
- возможность монтажа устройства в осевом канале отводящего патрубка без проведения дополнительных операций при переоснащении скважин с исключением огневых работ на устье.
Технический результат достигается тем, что дроссель с автоматической очисткой дросселирующего канала насадки состоит из корпуса с приемной и отводящей камерами, отводящего патрубка, толкателя, подпружиненного кольцевого поршня с торцовым клапаном, посадочного седла, стакана и иглы для очистки.
Корпус снабжен ввертышем с продольными пазами и иглодержателем с осевым каналом, связанным перепускными отверстиями с дросселирующим кольцевым каналом насадки, образованным насадкой и иглой. Стакан снабжен выступом и связан с корпусом резьбой с образованием между ними кольцевой камеры, в которой размещен кольцевой поршень с торцовым клапаном, установленными с возможностью опоры на посадочное седло на торце выступа и перекрытия отверстий в теле стакана в исходном положении. Насадкодержатель установлен в осевом канале толкателя с возможностью образования подвижного соединения иглодержателя с гайкой, снабженной уплотнением. Стакан снабжен регулировочной гайкой, а кольцевая полость между толкателем и стаканом связана дренажным отверстием с его осевым каналом.
Конструкция устройства поясняется чертежами, где:
на фиг.1 - устройство в разрезе, в исходном рабочем положении деталей;
на фиг.2. - устройство в разрезе, в положении деталей при очистке дросселирующего канала от отложений.
Дроссель с автоматической очисткой дросселирующего канала состоит из корпуса 1 с наружной присоединительной резьбой 2, на одном из концов, связанной с отводящим патрубком 3. Внутри корпуса 1 установлен ввертыш 4 с продольными пазами 5 по периметру, на его внешней стороне, обращенной к стенке отводящего патрубка 3. Осесимметрично во ввертыше 4 установлен иглодержатель 6 с иглой 7. С противоположной стороны в осевом канале корпуса 1 установлен стакан 8 с кольцевым выступом 9 с образованием между ними кольцевой полости 10, в которой установлен кольцевой поршень 11 с торцовым клапаном 12, опирающимся на посадочное седло 13, выполненное на торцовой поверхности кольцевого выступа 9. Кольцевой поршень 11 установлен с образованием кольцевой камеры 14, гидравлически связанной рядом отверстий 15 в теле корпуса 1 с кольцевым каналом 16, образованным корпусом 1 с отводящим патрубком 3, который гидравлически связан через продольные пазы 5 ввертыша 4 с подводящей камерой 17.
Внутри осевого канала корпуса 1 установлен толкатель 18, опирающийся на кольцевой поршень 11, снабженный насадкодержателем 19 с насадкой 20, поджимаемой гайкой 21, образующей при этом подвижное соединение с иглодержателем 6.
Иглодержатель 6 выполнен полым с перепускным каналом 22, который гидравлически связан перепускными отверстиями 23 с дросселирующим кольцевым каналом 24 насадки 20, образованным с ней иглой 7.
Стакан 8 снабжен регулировочной гайкой 25 для поджима пружины 26 кольцевого поршня 11 с торцовым клапаном 12, установленного на посадочное седло 13, с перекрытием отверстий 27, выходящих в осевой канал 28, связанный с отводящей камерой 29.
Осевой канал 28 также гидравлически связан дренажным отверстием 30 с кольцевой полостью 10.
Дроссель с автоматической очисткой дросселирующего кольцевого канала 24 насадки 20 работает следующим образом.
Устройство в сборе устанавливается в осевом канале отводящего патрубка 3. На устье скважины осуществляют подачу под давлением пластового флюида в подводящую камеру 17, откуда поток подается в канал 22 иглодержателя 6 и далее через перепускные отверстия 23, дросселирующий кольцевой канал 24 насадки 20 с выходом в осевой канал 28 стакана 8, связанного с отводящей камерой 29. Избыточное давление пластового флюида из подводящей камеры 17 через продольные пазы 5 и кольцевую камеру 16 сообщается с кольцевой полостью 14 под кольцевым поршнем 11. Усилие, развиваемое пружиной 26, уравновешивает усилие от перепада давления, действующего на кольцевой поршень 11 со стороны кольцевой полости 14. В этом положении ведется эксплуатация скважины с расчетным расходом и при расчетном перепаде давления. При забивании дросселирующего кольцевого канала 24 мехпримесями или газогидратами изменяется режим работы скважины с ростом перепада давления между приемной 17 и отводящей 29 камерами. Избыточным давлением пластового флюида, которое воспринимается площадью сечения кольцевого поршня 11, происходит перемещение последнего в сторону ввертыша 4 с отрывом торцового клапана 12 от посадочного седла 13. При этом кольцевой поршень 11 еще больше перемещается к ввертышу 4 с торцовым контактом с последним. Гайка 21 насадкодержателя 19 скользит по поверхности иглодержателя 6 с вводом его в осевой канал насадки 20 и очисткой его внутренней поверхности от отложений. Пластовая жидкость свободно или с увеличенным расходом перетекает из отводящей камеры 17 через продольные пазы 5, кольцевую камеру 16, ряд отверстий 15 в теле корпуса 1 и отверстия 27 в теле стакана 8 в его осевой канал 28 с перетоком в отводящую камеру 29. При увеличенном от расчетного расходе перепад давления между подводящей 17 и отводящей 29 камерами снижается, что приводит к возврату кольцевого поршня 11 с торцовым клапаном 12 усилием сжатой пружины 26 на посадочное седло 13 с прекращением гидравлической связи кольцевой камеры 14 с осевым каналом 28 стакана 8. Насадкодержатель 19 вместе с толкателем 18 возвращается в исходное положение с продолжением подачи пластового флюида через дросселирующий кольцевой канал 24 насадки 20 в прежнем расчетном режиме.