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.
Наиболее близким по технической сути является «КЛАПАН КОНТРОЛЯ ПРИТОКА» по патенту на полезную модель RU №208553, опубл. 23.12.2021, МПК E21B 34/08, E21B 43/12, содержащий 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.
Принцип работы известного устройства основан на законе Бернулли, в частности на том факте, что менее вязкая жидкость, проходящая через канал, встречает меньшее гидравлическое сопротивление, чем жидкость более вязкая. Расчетные значения перепада давления, при которых инициируется смещение подвижного диска, вычисляются для ламинарного потока, проходящего через канал с постоянным сечением. В известном решении трубки обводного канала крепятся к корпусу посредством сварного соединения. В результате термического воздействия и межфазовых переходов в местах крепления трубки происходит изменение геометрических характеристик сечения обводного канала в районах входа и выхода из него. Таким образом, возникает риск существенного отклонения реальных параметров обводного канала от расчетных, что может привести к потере ламинарности проходящего через него потока. Отклонение фактических параметров от расчетных приводит к снижению эффективности работы устройства.
Задачей заявляемого технического решения является обеспечение соответствия расчетных и фактических геометрических характеристик обводного канала клапана контроля притока.
Поставленная задача решена за счет клапана контроля притока, содержащего входное отверстие в основной канал и входное отверстие 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 концы трубки обводного канала соединены с корпусом посредством уплотненных по наружной поверхности бобышек, прижатых к корпусу при помощи прижимной пластины.
Суть технического решения иллюстрирована чертежами, 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, бобышка 13,  прижимная пластина 14.
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. На концах трубки установлены бобышки 13. Бобышки 13 установлены на концы трубок обводного канала 6 любым известным из уровня техники способом, не вносящим изменения в геометрические характеристики канала 6, например, посредством резьбового соединения. На внешней поверхности бобышки 13 выполнены две кольцеобразных проточки. В проточку, расположенную дальше от сопряженного с трубкой обводного канала 6 торца бобышки 13, установлен уплотнительный элемент. Уплотнительный элемент может быть выполнен из любого эластичного материала, например, резины. Уплотнительный элемент предназначен для обеспечения герметичности соединения обводного канала 6 с внутренней полостью корпуса 2. Бобышки 13 установлены в соответствующие отверстия в торце корпуса 2. Крепление бобышек 13 к корпусу 2 реализовано посредством прижимной пластины 14. Фигурная прижимная пластина 14 установлена в проточках, расположенных ближе к сопряженному с трубкой обводного канала 6 торца бобышки 13 и прижата к торцу корпуса 2 любым известным из уровня техники способом, например посредством резьбового соединения.
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.
Наличие уплотнительных элементов обеспечивает герметичность сообщения входного отверстия 7 с отверстием в штуцере 11. Прижатие бобышек 13 при помощи пластины 14 обеспечивает надежную фиксацию трубки обводного канала 6 относительно корпуса 2. Отсутствие межфазовых переходов в технологическом процессе соединения трубки обводного канала 6 с корпусом 2 гарантирует соответствие реальных и расчетных геометрических характеристик обводного канала 6.
Техническим результатом заявленного технического решения является обеспечение сохранности геометрических характеристик обводного канала клапана контроля притока за счет клапана контроля притока, содержащего входное отверстие в основной канал и входное отверстие 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 концы трубки обводного канала соединены с корпусом посредством уплотненных по наружной поверхности бобышек, прижатых к корпусу при помощи прижимной пластины.