АВТОНОМНЫЙ РЕГУЛЯТОР ПРИТОКА

Полезная модель относится к нефтяной промышленности, в частности к оборудованию для эксплуатации нефтяной или газовой скважины, и может быть использована для выравнивания притока пластового флюида вдоль ствола скважины, а также обеспечения переменной сопротивляемости потоку различных желательных и нежелательных текучих сред в составе текучей композиции.
Известен «АВТОНОМНЫЙ РЕГУЛЯТОР ПРИТОКА» по патенту на изобретение РФ №273917, от 21.07.2020, опубликован 21.12.2020, МПК E21B34/08, E21B43/12, E21B34/32. Известный регулятор содержит два гидравлических сопротивления, выполненных в виде одного отверстия в крышке и нескольких отверстий в днище корпуса. Между крышкой и днищем с возможностью осевого перемещения установлен диск, выполняющий функции клапана, осевое перемещение которого с одной стороны ограничено крышкой, а с другой стороны - выступами осевой ориентации, расположенными на днище внутри корпуса. В крышке отверстие выполнено в центре. В днище отверстия расположены по краю внутренней полости корпуса. Не менее трех выступов осевой ориентации диска расположены равномерно по окружности между отверстиями в днище корпуса.
Известно «УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ПРИТОКА» по патенту на изобретение РФ №2738045, от 21.07.2020, опубликован 07.12.2020, МПК E21B34/08. Устройство контроля притока содержит корпус с отверстиями в днище, расположенными по краю внутренней полости корпуса и крышку с одним отверстием в центре. Подвижный диск, выполняющий функции клапана, установлен между расположенными на днище выступами осевой ориентации диска и крышкой. В центре днища корпуса выполнено резьбовое отверстие, в котором установлен винт, выполненный со стороны нижнего торца со шлицом или с несквозным отверстием под ключ. Со стороны верхнего торца выполнена цилиндрическая полость, в которой установлена пружина, упирающаяся в цилиндрическое углубление, выполненное на диске, диаметр которого не менее наружного диаметра пружины.
Наиболее близким по технической сути является «АВТОНОМНЫЙ РЕГУЛЯТОР ПРИТОКА» по патенту на изобретение РФ №2743285, от 21.07.2020, опубликован 16.02.2021, МПК E21B34/08, E21B43/12. Известный регулятор притока содержит корпус с отверстиями в днище, расположенными по краю внутренней полости корпуса, крышку с одним отверстием в центре и подвижный диск, выполняющий функции клапана. Подвижный диск установлен с зазором относительно крышки и днища внутри корпуса на выступах осевой ориентации диска. В центре днища корпуса выполнено резьбовое отверстие, в котором с возможностью осевого перемещения для регулировки зазора между диском и крышкой установлена резьбовая вставка с выступами осевой ориентации.
Эксплуатацию известных устройств осуществляют, в том числе, в агрессивной среде при высоких температурах и давлениях, например, при термокислотной обработке скважин. При закачивании в скважину кислотного состава агрессивная среда контактирует с корпусом известного устройства, как с внешней, так и с внутренней стороны. Эксплуатация устройства в кислотной среде значительно увеличивает скорость его коррозионного разрушения, что, в свою очередь, может привести к преждевременному выходу устройства из строя. Добываемая среда проходит через корпус устройства на больших скоростях и может обладать высокой температурой, что способствует быстрому износу устройства. В результате износа изменяются геометрические характеристики полости корпуса, что может влиять на траекторию и интенсивность потока текучей смеси, существенно отклонив их от расчетных. Отклонение фактических параметров от расчетных приводит к снижению эффективности работы устройства. Так как контроль состояния устройства переменной сопротивляемости потоку во время его эксплуатации невозможен, поскольку устройство находится в скважине, возникает необходимость повышения надежности устройства для обеспечения его штатной работы на протяжении всего эксплуатационного периода.
Задачей заявляемого технического решения является повышение срока службы автономного регулятора притока с сохранением параметров, обеспечивающих штатный режим его работы.
Поставленная задача решена за счет автономного регулятора притока, содержащего полый корпус и крышку, при этом в донной части корпуса выполнены сквозные отверстия, расположенные по окружности, в крышке выполнено сквозное центральное отверстие, а внутри корпуса расположен диск, выполненный с возможностью перемещения вдоль своей оси и перекрытия отверстия в крышке, при этом корпус выполнен из хромоникелевой аустенитной нержавеющей стали с содержанием хрома от 12% до 25% и содержанием никеля от 8% до 40%.
Суть технического решения иллюстрирована чертежом, где
на фиг.1 – разрез автономного регулятора притока.
На фиг. 1 изображены автономный регулятор - 1 притока, полый корпус - 2, крышка - 3, сквозные отверстия - 4, сквозное центральное отверстие - 5, диск - 6, упоры - 7, кольцевой уступ - 8.
Автономный регулятор притока выполнен следующим образом.
Автономный регулятор 1 притока содержит полый корпус 2, установленную на корпус 2 крышку 3, и размещенный в корпусе 2 подвижный диск 6. Корпус 2 выполнен в виде цельной неразъемной детали. В донной части корпуса 2 выполнены сквозные отверстия 4, расположенные по окружности. Корпус 2 содержит внутренний кольцеобразный уступ 8, предназначенный для позиционирования крышки 3. В крышке 3 выполнено сквозное центральное отверстие 5. Крышка 3 закреплена относительно корпуса 2 любым известным из уровня техники способом, например при помощи резьбового соединения, сварки и так далее. Корпус 2 содержит в своей донной части упоры 7, выполненные в виде выступов, ориентированных в направлении крышки 3. Упоры 7 предназначены для ограничения осевого перемещения диска 6, расположенного внутри корпуса 2. Упоры 7 обеспечивают минимальный зазор между диском 6 и донной частью корпуса 2, исключая возможность перекрытия диском 6 отверстий 4. Диск 6 выполнен с возможностью осевого перемещения в пространстве между упорами 7 и внутренней поверхностью крышки 3. Возможность осевого перемещения диска 6 обеспечена выполнением его диаметра меньшим, чем минимальный внутренний диаметр полости корпуса 2. В одном из своих крайних положений, при контакте с внутренней поверхностью крышки 3 диск 6 перекрывает сквозное центральное отверстие 5. Корпус 2 изготавливают любым известным из уровня техники способом, например с использованием станка с числовым программным управлением. Корпус 2 изготавливают из хромоникелевой нержавеющей стали с аустенитной структурой. Сталь с аустенитной структурой обладает высокой прочностью, не склонна к росту зерна и обладает высокой коррозионностойкостью. Высокая коррозионная стойкость материала продлевает срок службы регулятора 1 при его эксплуатации в агрессивной среде, например, при осуществлении кислотной обработки скважины. Высокая прочность хромоникелевой стали позволяет существенно снизить эрозионный износ корпуса, и предотвратить, таким образом, снижение эффективности работы устройства. Конструкционные хромоникелевые аустенитные стали обладают высокой прокаливаемостью, что позволяет значительно увеличить прочность, и, как следствие, срок службы изделия, после проведения соответствующей термической обработки. Экспериментальным путем были установлены объемы содержания хрома и никеля в конструкционной стали для изготовления корпуса 2. Стендовые испытания показали, что оптимальным сочетанием таких характеристик как коррозионная стойкость, кислотостойкость и прочность обладают конструкционные хромоникелевые стали с содержанием хрома от 12% до 25% и содержанием никеля от 8% до 40%. Корпус 2 может быть изготовлен, например, из следующих марок стали: 12Х18Н10Т, ХН38ВТ, ХН40МДТЮ, AISI.
Автономный регулятор притока используют следующим образом.
Автономный регулятор 1 притока работает, как правило, в составе массива устройств, установленных на внешней поверхности добывающей колонны. Регулятор 1 устанавливают на боковую поверхность трубы и с колонной обсадных труб спускают в скважину. При создании перепада давления пластовый флюид начинает поступать через отверстие 5 в крышке 3 внутрь корпуса 2, далее огибает диск 6 и через отверстия 4 в донной части корпуса 2 поступает внутрь добывающей колонны. Положение диска 6, выполненного с возможностью осевого перемещения между упорами 7 и крышкой 3, зависит от вязкости добываемого продукта и скорости его прохождения через регулятор 1. В соответствии с законом Бернулли сумма статического давления, динамического давления и потерь давления на трение по линии потока, является постоянной. При прохождении вязкого продукта, например нефти, диск 6 прижимается к упорам 7, что обеспечивает максимальную площадь проходного сечения. В случае прохождения через регулятор 1 менее вязких флюидов, например воды или газа, возникает разница давлений, под воздействием которой, диск 6 перемещается в сторону крышки 3. Сокращение расстояния между диском 6 и крышкой 3 влечет за собой уменьшение площади проходного сечения. Таким образом, чем ближе диск 6 располагается к крышке 3, тем меньшим становится площадь проходного сечения, тем меньший объем нежелательных текучих сред с низкой вязкостью оказывается внутри добывающей колонны. Таким образом, регулятор 1 осуществляет переменную сопротивляемость потоку, в зависимости от степени вязкости забираемого пластового флюида.
Выполнение корпуса 2 из хромоникелевой нержавеющей стали с аустенитной структурой с содержанием хрома от 12% до 25% и содержанием никеля от 8% до 40% повышает коррозионную стойкость, кислотостойкость и прочность изделия, что продлевает срок его службы и обеспечивает штатный режим его работы на протяжении всего эксплуатационного периода. Уменьшение вероятности преждевременного выхода из строя корпуса 2 и сохранение его расчетных характеристик на протяжении всего эксплуатационного периода повышают надежность автономного регулятор 1 притока.
Техническим результатом заявленного технического решения является повышение надежности автономного регулятора притока, за счет автономного регулятор притока, содержащего полый корпус и крышку, при этом в донной части корпуса выполнены сквозные отверстия, расположенные по окружности, в крышке выполнено сквозное центральное отверстие, а внутри корпуса расположен диск, выполненный с возможностью перемещения вдоль своей оси и перекрытия отверстия в крышке при этом корпус выполнен из хромоникелевой аустенитной нержавеющей стали с содержанием хрома от 12% до 25% и содержанием никеля от 8% до 40%.