КЛАПАН КОНТРОЛЯ ПРИТОКА

Полезная модель относится к нефтяной промышленности, в частности к оборудованию для эксплуатации нефтяных скважин, и может быть использована для регулирования потока текучей среды, в частности пластового флюида, вдоль ствола скважины, а также обеспечения переменной сопротивляемости потоку различных желательных и нежелательных текучих сред в составе текучей композиции.
Известна СИСТЕМА ПЕРЕМЕННОЙ СОПРОТИВЛЯЕМОСТИ ПОТОКУ, СОДЕРЖАЩАЯ КОНСТРУКЦИЮ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЦИРКУЛЯЦИИ ПОТОКА В ПОДЗЕМНОЙ СКВАЖИНЕ,  по патенту на изобретение RU 2562637, опубл. 10.09.2015, МПК E21B 43/12, E21B 34/06. Система переменной сопротивляемости потоку включает проточную камеру для прохождения по ней текучей смеси. Эта камера имеет по существу цилиндрическую стенку. Имеется, по меньшей мере, один вход, обеспечивающий возможность поступления текучей смеси в упомянутую камеру. Этот вход пересекает указанную цилиндрическую стенку. Имеется выход, обеспечивающий возможность выхода текучей смеси из камеры. Этот выход расположен возле центра указанной камеры. Кроме того, имеется, по меньшей мере, одна конструкция, препятствующая круговому движению текучей смеси у выхода.
Наиболее близким по технической сути является клапан контроля притока, описанный в патенте на изобретение EA202091981A1 «РЕГУЛЯТОР ПОТОКА И СООТВЕТСТВУЮЩИЙ СПОСОБ», опубл. 25.02.2021, МПК E21B 34/08, E21B 43/12, E21B 7/01. Описанное в вышеуказанном патенте устройство содержит корпус, на который установлена крышка, снабженная входным отверстием в основной канал и входным отверстием в обводной канал, сам обводной канал, выполненный в форме трубки, завитой по спирали вокруг несущей трубы, подвижный клапанный элемент, выполненный с возможностью запирания основного канала, упругий элемент, а также ограничитель потока в виде штуцера, снабженного отверстием для слития пластового флюида в добывающую колонну.
В известном устройстве упругий элемент выполнен таким образом, что при прохождении по обводному каналу нежелательной текучей среды, например воды или газа, разница давлений между разделенными упругим элементом основным и обводным потоками оказывается достаточной для деформации упругого элемента в направлении от оси добывающей колонны и запирания основного канала клапанным элементом. Большая часть добываемой смеси поступает в добывающую колонну через основной канал. Очевидно, что чем больше пропускная способность обводного канала, тем большее усилие может быть приложено к поверхности упругого элемента обращенной к оси добывающей колонны, тем большее сопротивление со стороны основного потока может быть преодолено при перемещении клапанного элемента в положение перекрытия основного канала. Таким образом, чем выше пропускная способность обводного канала, тем выше может быть пропускная способность основного. В известном устройстве, в соответствии с опубликованными чертежами, вход в трубку обводного канала и выход из трубки обводного канала расположены друг над другом с торца корпуса в одной плоскости с осью добывающей колонны. Максимально возможный радиальный выступ корпуса над внешней поверхностью добывающей колонны ограничен зазором между внешней поверхностью добывающей колонны и внутренней поверхностью разрабатываемой скважины. Таким образом, расположение друг над другом в одной плоскости с осью добывающей колонны отверстий выхода из трубки и входа в трубку обводного канала существенным образом ограничивает габаритные размеры сечения обводного канала, что, в свою очередь, накладывает ограничения на максимально возможную площадь проходного сечения основного канала.
Задачей заявляемого технического решения является повышение производительности клапана контроля притока.
Поставленная задача решена за счет клапана контроля притока, содержащего корпус, на который установлена крышка, снабженная входным отверстием в основной канал и входным отверстием в обводной канал, выполненный в форме трубки, завитой по спирали вокруг добывающей колонны, подвижный диск, установленный в направляющую втулку с возможностью осевого перемещения и перекрытия входного отверстия в основной канал, мембрану, а также штуцер, снабженный отверстием, при этом вход в трубку обводного канала и выход из трубки обводного канала расположены последовательно вдоль оси добывающей колонны.
Суть технического решения иллюстрирована чертежом, где на фиг. 1 – клапан контроля притока (вид сверху), на фиг. 2 – разрез клапана контроля притока.
На фиг. 1 и фиг. 2 изображены: клапан 1 контроля притока, корпус 2, крышка 3, основной канал 4, входное отверстие 5 в основной канал, обводной канал 6, входное отверстие 7 в обводной канал, подвижный диск 8, направляющая втулка 9, мембрана 10, штуцер 11, подставка 12, вход 13 в трубку обводного канала, выход 14 из трубки обводного канала.
Клапан контроля притока выполнен следующим образом.
Клапан 1 контроля притока содержит корпус 2, внутри которого расположены: направляющая втулка 9, мембрана 10, подвижный диск 8, подставка 12 под мембрану 10 и штуцер 11. Штуцер 11 снабжен сливным отверстием, которое сообщает обводной канал 6 с внутренней полостью добывающей колонны. В нижней части корпуса 2 установлена подставка 12. На верхней, контактирующей с мембраной 10, поверхности подставки 12 выполнена система каналов. Система каналов выполнена сообщающейся с обводным каналом 6 клапана 1 контроля притока. Выше подставки 12 в корпус 2 установлена мембрана. Мембрана 10 установлена таким образом, что ее нижняя поверхность контактирует с верхней поверхностью подставки 12. Мембрана 10 выполнена из эластичного материала, например, из резины. Мембрана 10 выполнена формой, позволяющей, при расчетном перепаде давления между разделяемыми ей потоками, выгибаясь в направлении от оси колонны, осуществлять осевое перемещение подвижного диска 8. Мембрана 10 закреплена в корпусе 2 клапана 1 контроля притока путем ее прижатия к верхней поверхности внутреннего выступа в корпусе 2. Прижатие осуществляется посредством направляющей втулки 9. Направляющая втулка 9 выполнена с возможностью размещения в ней подвижного диска 8 за счет выполнения внутренней полости втулки 9 большего размера, чем внешний размер диска 8. Подвижный диск 8 размещен в направляющей втулке 9 с возможностью своего осевого перемещения. На корпус 2 клапана 1 установлена крышка 3. Крышка 3 снабжена входным отверстием 5 в основной канал 4 и входным отверстием 7 в обводной канал 6. Подвижный диск 8 в своем крайнем верхнем положении перекрывает входное отверстие 5 в основной канал 4. Опционально входное отверстие 5 и подвижный диск 8 выполнены соосными. Клапан 1 контроля притока содержит обводной канал 6 выполненный в форме трубки, завитой по спирали вокруг добывающей колонны. Вход 13 в трубку обводного канала 6 и выход 14 из трубки обводного канала 6 расположены последовательно вдоль оси добывающей колонны. Наиболее оптимальным является последовательное расположение входа 13 и выхода 14 в боковой поверхности корпуса 2, ориентированной параллельно оси добывающей колонны, как это показано на фиг. 1. Именно эта часть корпуса является наиболее выступающей над внешней поверхностью добывающей колонны, что позволяет максимально увеличить диаметр обводного канала 6. Пропускная способность основного канала 4 выполнена существенно большей, по сравнению с пропускной способностью обводного канала 6.
Клапан контроля притока используют следующим образом.
Клапан 1 контроля притока  работает, как правило, в составе массива скважинных клапанов установленных на внешней поверхности добывающей колонны. При создании перепада давления пластовый флюид начинает поступать через входные отверстия 5 и 7 в каналы 4 и 6 соответственно. Основной объем пластовой жидкости поступает в добывающую колонну через основной канал 4. Часть общего потока флюида перемещается по обводному каналу 6 и, после прохождения трубки, завитой по спирали вокруг добывающей колонны, попадает в систему каналов, выполненную на верхней, контактирующей с мембраной 10, поверхности подставки 12. В том случае, если преобладающим объемом в составе добываемой фракции обладает нефть – разница давлений между разделенными мембраной 10 потоками не превышает порогового значения и подвижный диск 8 не перекрывает входное отверстие 5. Если же в обводной канал начинает поступать фракция, обладающая значительно меньшей вязкостью, чем нефть, например, вода или газ, разница давления достигает порога, при котором мембрана 10 выгибается в направлении входного отверстия 5, перемещая к нему подвижный диск 8, который перекрывает основной канал 4. Таким образом, при заборе из скважины нежелательных текучих сред, основной канал 4 оказывается перекрытым, что, как следствие, сокращает содержание нежелательных примесей в общем объеме добытого флюида.
Последовательное расположение входа 13 и выхода 14 из трубки обводного канала 6 вдоль оси добывающей колонны в боковой поверхности корпуса 2 позволяет максимально увеличить диаметр обводного канала 6. Увеличение диаметра обводного канала 6 увеличивает его пропускную способность. Увеличение пропускной способности обводного канала 6 позволяет преодолевать большее сопротивление со стороны основного потока при перемещении подвижного диска 8 в положение перекрытия основного канала 4, что, в свою очередь, позволяет увеличить пропускную способность основного канала 4 за счет увеличения площади его сечения. Увеличение пропускных способностей основного 4 и обводного 6 каналов, позволяет увеличить производительность клапана 1 контроля притока.
Техническим результатом заявленного технического решения является повышение производительности клапана контроля притока за счет клапана контроля притока, содержащего корпус, на который установлена крышка, снабженная входным отверстием в основной канал и входным отверстием в обводной канал, выполненный в форме трубки, завитой по спирали вокруг добывающей колонны, подвижный диск, установленный в направляющую втулку с возможностью осевого перемещения и перекрытия входного отверстия в основной канал, мембрану, а также штуцер, снабженный отверстием, при этом вход в трубку обводного канала и выход из трубки обводного канала расположены последовательно вдоль оси добывающей колонны.