УНИВЕРСАЛЬНОЕ ГАЗОПЕРЕПУСКНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ ШГН

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для перепуска газа из межтрубного пространства скважины в колонну насосно-компрессорных труб (НКТ) при эксплуатации штангового глубинного насоса.
Известен циркуляционный клапан для винтовых насосов, состоящий из неподвижного седла и подвижной тарелки, выполненных в виде втулок и установленных в муфте НКТ на кольцах круглого сечения (патент РФ №46807 кл. МПК Е21В 34/06). Вход пластовой жидкости к клапану и далее в колонну НКТ осуществляется со стороны затрубного пространства через ряд отверстий в муфте.
Недостатками данного клапана являются:
- сложность конструкции;
- конструктивные особенности винтовых насосов и глубинных штанговых насосов сужают область применения клапана.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является скважинное клапанное устройство включающее патрубок с радиальным отверстием, полый корпус с отверстием для прохода жидкости, подпружиненный затвор, при этом затвор выполнен в виде шарика, размещенного в седле, ввернутом в корпус клапана (патент РФ №43302 кл. МПК Е21В 34/06).
Недостатками данного технического решения являются:
- при поступлении в клапанный узел жидкости или газа из затрубного пространства происходит засорение клапана мусором и грязью;
- из-за значительного выступания части корпуса клапанного устройства относительно колонны насосно-компрессорных труб и расположения в непосредственной близости от устья скважины ухудшаются условия прохождения по межтрубному пространству геофизических приборов с наружным диаметром более 28 мм типа «Сова-3-28», «РН-28»;
- увеличивается вероятность возникновения аварии из-за заклинивания и прихвата спущенных на кабеле приборов;
- при снижении дебита скважины в процессе обработки призабойной зоны пласта ухудшаются условия прохождения «гибкой трубы» (колтюбинга) с наружным диаметром более 25 мм;
- увеличивается вероятность возникновения аварии из-за заклинивания и прихвата «гибкой трубы» и выхода ее из строя.
Данные прототипы сужают область применения и не являются универсальными.
Задачей предлагаемой полезной модели является повышение надежности газоперепускного устройства, улучшение условий прохождения геофизических приборов и других устройств, предназначенных для исследования скважин и обработки призабойной зоны пласта, обеспечение проведения профилактических обработок скважин против возникновения асфальтосмолистопарафиновых отложений в насосно-компрессорных трубах и обеспечение стравливания межтрубного газа, предотвращение выделения смол, парафина, солей из добываемой жидкости, снижение затрубного давления на эксплуатационную колонну, обеспечение безаварийной работы скважины и как следствие - увеличение межремонтного периода.
Поставленная задача решается следующим образом. Накапливаемый в затрубном пространстве газ откачивается принудительно с помощью данного устройства в виде полого поршня, устанавливаемого на штангах на расстоянии 20-50 м от устья скважины выше плунжера насоса. Верхние и нижние газоперепускные клапана устанавливаются ниже и выше крайних положений полого поршня и расстояние между ними устанавливается в зависимости от длины хода плунжера насоса от 2.5 м до 3.5 м. Количество газоперепускных клапанов может изменяться от 2 до 4 штук и более в зависимости от газового фактора скважины. Газоперепускной клапан имеет полый корпус с радиальным отверстием для прохода жидкости, затвор в виде шарика, размещенного в седле, ввернутым в корпус клапана, расположен параллельно колонне насосно-компрессорных труб и дополнительно снабжен фильтром в виде цилиндра D=20 мм с концентрично расположенными отверстиями d=3,0-4,0 мм. Фильтр соединен с корпусом и расположен ниже клапанной клетки.. Это позволяет геофизическим приборам с диаметром более 28 мм, и другим устройствам, таким как «гибкая труба», свободно перемещаться в затрубном пространстве. Кроме этого, в зависимости от технологических задач газоперепускное устройство размещается в различных местах на колонне НКТ. Для промывки НКТ от АСПО газоперепускное устройство размещается на расстоянии 20-50 метров выше плунжера насоса, а для стравливания попутного газа в колонну НКТ газоперпускное устройство размещается на расстоянии 20-50 метров ниже устья скважины. Для увеличения срока службы газоперепускного устройства уплотнительные манжеты 8 изготавливаются из фторопласта. Газоперепускной клапан может устанавливаться на НКТ и бывшем в употреблении цилиндре насоса.
На фиг. 1 изображен продольный разрез универсального газоперепускного устройства.
В скважине 1 с плунжером насоса 4, цилиндром насоса 5, НКТ 6 с помощью полированного штока 2 и колонны штанг 3 монтируется полый поршень 7 с уплотнительными манжетами 8. Ниже и выше крайних положений полого поршня на НКТ монтируются нижние газоперепускные клапана 9 и верхние газоперепускные клапана 10. Нижние газоперепускные клапана 9 и верхние газоперепускные клапана 10 состоят из полого корпуса 11, с радиальным (перепускным) отверстием 12, шарика 13, седла 14 и фильтра 15. Перепускное отверстие 16 в НКТ 6 выполнено диаметром 6-8 мм. Скважина 1 обвязана в манифольдную линию с помощью устьевой обвязки 17 и обратного клапана 18. Газоперепускной клапан открывается при возникновении разницы давления между НКТ и межтрубным (затрубным) пространством, равным 3-4 атм.
Предлагаемое устройство работает следующим образом. При перемещении плунжера насоса 4, перемещается полый поршень 7. В области установленных нижних газоперепускных клапанов 9 и верхних газоперепускных клапанов 10 создается разрыв струи, усиливаемый уплотнением полого поршня 7 в НКТ 6 за счет уплотнительных манжет 8. Это способствует движению накопившегося затрубного газа через фильтр 15 в корпус 11 газоперепускного клапана, приподъему шарика 13 из седла 14, открывая доступ к перепускному отверстию 12 газоперепускного клапана и радиальному отверстию 16 в НКТ 6. Тем самым, стравливается давление в межтрубном (затрубном) пространстве скважины в нижнем подпружиненном газоперепускном клапане 9 (расположенном на НКТ 6) при ходе плунжера насоса 4 вверх с полым поршнем 7. При снижении давления попутного газа в межтрубном (затрубном) пространстве скважины (выравнивании давлений в НКТ и межтрубном пространстве), шарик 13 садится в седло 14 и закрывает отверстие 12. При ходе плунжера насоса 4 с полым поршнем 7 вниз, в верхнем газоперепускном клапане 10 (расположенном на НКТ 6) происходит движение накопившегося затрубного газа через фильтр 15 в корпус 11 газоперепускного клапана, приподъем шарика 13 из седла 14, открывая доступ к перепускному отверстию 12 газоперепускного клапана и радиальному отверстию 16 в НКТ 6. При снижении давления попутного газа в межтрубном (затрубном) пространстве скважины (выравнивании давлений в НКТ и межтрубном пространстве), шарик 13 садится в седло 14 и закрывает отверстие 12. По НКТ 6 скопившийся затрубный газ через полый поршень 7 поступает в манифольдную линию скважины через устьевую обвязку 17 с обратным клапаном 18.
Универсальное газоперепускное устройство работает в принудительном режиме. Это позволяет обеспечить постоянный уровень жидкости и постоянное давление в межтрубном (затрубном) пространстве.
В скважинах, где прогнозируется вероятность отложения АСПО, при спуске насосного оборудования в скважину универсальное газоперепускное устройство размещают на расстоянии 20 - 50 метров выше насоса.
Работает устройство следующим образом. Производится обвязка устья 17 скважины 1 с использованием насосного агрегата ЦА-320 и водовоза и запуск скважины в работу с помощью СК (на фиг. 1 не показан). При этом производится процесс обратной промывки скважины. Используемая технологическая жидкость (возможно подогретая) содержит до 0,5% моющего препарата МЛ-81Б. За счет движения полого поршня 7 в верхнее и нижнее положение открываются поочередно нижний газоперепускной клапан 9 и верхний газоперепускной клапан 10. В межтрубном пространстве скважины 1 в месте установки подпружиненных газоперепускных клапанов 9 и 10 создается разрыв струи, усиливаемый уплотнением полого поршня 7 в НКТ 6 за счет уплотнительных манжет 8. Промывочная жидкость через через фильтр 15 поступает в корпус 11 нижнего и верхнего газоперепускного клапана, приподнимая шарик 13 из седла 14 и далее в перепускное отверстие 12 газоперепускного клапана и радиальное отверстие 16 внутреннего пространства НКТ 6.
По окончании обратной промывки скважины при снижении давления в межтрубном (затрубном) пространстве скважины (выравнивании давлений в НКТ и межтрубном пространстве), производится остановка СК (на фиг. 1 не показан), насосный агрегат ЦА-320 и водовоза отбиваются от скважины и производится запуск скважины в работу.
Новым является то, что в процессе промывки скважины технологическая жидкость (возможно подогретая) поступает не только в клапана насоса, но и верхний интервал НКТ, что создает наибольший эффект по предупреждению образования АСПО в НКТ и эксплуатационной колонне.
Новым также является и то, что данное универсальное газоперепускное устройство является многократным в использовании, и в процессе осмотра и ремонта предполагает замену изношенного шарика с седлом и пружиной. Простота конструкции позволяет производить ревизию универсального газоперепускного устройства при очередном подземном ремонте в бригаде подземного ремонта скважин без вывоза его в механическую мастерскую. Применение универсального газоперепускного устройства позволяет поддерживать оптимальный динамический уровень в скважине, обеспечивающий нормальную работу насоса. Универсальное газоперепускное устройство безопасно в эксплуатации для обслуживающего персонала и направлено на сохранение экологии окружающей среды (предупреждению сброса затрубного газа в атмосферу).
Универсальное газоперепускное устройство, в зависимости от размещения на колонне насосно-компрессорных труб, может использоваться как для стравливания межтрубного газа, так и для профилактической обработки (промывки) скважины. При профилактических обработках скважин наибольший эффект достигается в скважинах, оснащенных универсальным газоперепускным устройством у насосов типа RHAM-125, ТНМ-125, RHAM-150, ТНМ-150 с малым проходным сечением, а также в скважинах, предрасположенных к образованию АСПО. Газоперепускной клапан может устанавливаться на НКТ и бывшем в употреблении цилиндре насоса.