СКВАЖИННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕПУСКА ЗАТРУБНОГО ГАЗА
DOWNHOLE DEVICE FOR ANNULAR GAS BYPASSING

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть применено для перепуска затрубного газа в колонну насосно-компрессорных труб (НКТ) в скважинах, эксплуатируемых установками штанговых насосов.
Известен способ сброса газа из затрубного пространства [Патент РФ №2079636, E21B 43/00, опубл. 20.05.1997.], который предусматривает расположение обратного клапана в затрубном пространстве, но способ имеет ограничения в применении, т.к. его использование возможно только на скважинах, эксплуатируемых установками электроцентробежных насосов.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является автоматическое клапанное устройство, состоящее из обратного клапана и устройства для управления его работой, выполненного в виде поршня и корпуса. Поршень связан с выкидной линией при помощи двух концентрично установленных под ним гофрированных трубок и толкателя. В стенках корпуса имеются клиновидные толкатели с пружинами. Обратный клапан соединен с выкидной линией посредством гидравлического канала [Авт. свид. СССР №625021, E21B 33/03, опубл. 25.09.1978].
Конструкция устройства-прототипа не функционирует в условиях низких температур, вследствие замерзания обратного клапана, расположенного на выкидной линии, а также замерзания гофрированных трубок, которое приводит к их разрыву и нарушению герметичности устройства для управления работой обратного клапана. Конструкция автоматического клапанного устройства в целом отличается сложностью и громоздкостью.
Задачей предлагаемого изобретения является совершенствование конструкции скважинного устройства для перепуска затрубного газа в целях повышения эффективности работы штангово-насосного оборудования скважин, независимо от температурных условий работы скважины и от величины давления затрубного газа.
Поставленная задача решается предлагаемым скважинным устройством для перепуска затрубного газа.
Скважинное устройство для перепуска затрубного газа содержит обратный клапан и радиальный гидравлический канал, устройство расположено в затрубном пространстве скважины над уровнем скважинной жидкости в муфте колонны насосно-компрессорных труб, в нижней части муфты расположен радиальный гидравлический канал, связанный с одной стороны с затрубным пространством скважины через обратный клапан, а с другой стороны - с полостью НКТ через струйный аппарат, причем оси радиального гидравлического канала и струйного аппарата пересекаются в области сопла последнего; кроме того, устройство содержит колонну насосных штанг с размещенным на ней отклонителем газо-жидкостного потока, выполненным в виде втулки и с возможностью фиксации в муфте колонны НКТ, длина отклонителя газо-жидкостного потока меньше расстояния между приемом и выкидом струйного аппарата. Оси радиального гидравлического канала и струйного аппарата перпендикулярны.
Возможность фиксации отклонителя газо-жидкостного потока в муфте колонны НКТ может быть реализована, например, путем оснащения муфты НКТ внутренним пазом, а отклонителя газо-жидкостного потока - кольцевым держателем.
Схема расположения скважинного устройства для перепуска затрубного газа представлена на фиг.1.
Конструкция скважинного устройства для перепуска затрубного газа представлена на фиг.2 (сечения А-А и Б-Б) и 3 (сечения Б-Б и В-В).
Обратный клапан 1 (фиг.3) и связанный с ним радиальный гидравлический канал 2 (фиг.3, В-В), расположенные в нижней части муфты 3 (фиг.2) колонны НКТ 4, связывают затрубное пространство, образованное внутренней стенкой эксплуатационной колонны 5 (фиг.1) и внешней стенкой колонны НКТ 4 (фиг.2), с полостью колонны НКТ 4 посредством струйного аппарата 6. Оси радиального гидравлического канала 2 (фиг.3, В-В) и струйного аппарата 6 (фиг.2) перпендикулярны и пересекаются в области сопла 7 струйного аппарата 6.
Неподвижно фиксируемый кольцевым держателем 8 во внутреннем пазу 9 муфты 3 отклонитель газо-жидкостного потока 10 (фиг.3), выполненный в виде втулки и предварительно временно закрепляемый (например, клеем на скользящей посадке) на колонне насосных штанг 11, позволяет беспрепятственно совершать возвратно-поступательное движение колонне насосных штанг 11 и предназначен для герметизации внутреннего пространства колонны НКТ 4 (фиг.2) и изменения направления газожидкостного потока из колонны НКТ 4 в сопло 7 струйного аппарата 6. Длина отклонителя газо-жидкостного потока 10 (фиг.3) меньше расстояния между приемом 12 (фиг.2) и выкидом 13 струйного аппарата 6.
Скважинное устройство для перепуска затрубного газа расположено в муфте 3 колонны НКТ 4, предназначенных для транспортирования пластовой жидкости, откачиваемой штанговым насосом 14 (фиг.1).
Скважинное устройство для перепуска затрубного газа работает следующим образом.
В процессе спуска штангового насоса 14 (фиг.1) отклонитель газожидкостного потока 10 (фиг.3) клеем закреплен на колонне насосных штанг 11. В процессе работы штангового насоса 14 (фиг.1) при движении колонны насосных штанг 11 (фиг.3) вверх кольцевой держатель 8 (фиг.2) отклонителя газо-жидкостного потока 10 (фиг.3) закрепляется во внутреннем пазу 9 (фиг.2) муфты 3, в результате чего клеевое соединение разрушается. За счет изменения направления течения газожидкостной смеси (ГЖС) отклонителем потока 10 (фиг.3), ИКС попадает в сопло 7 (фиг.2) струйного аппарата 6, т.е. в область пониженного давления, куда по радиальному гидравлическому каналу 2 (фиг.3, В-В) через обратный клапан 1 поступает также газ затрубного пространства, в котором давление повышено. Смешиваясь, затрубный газ и ГЖС через выкид 13 (фиг.2) струйного аппарата 6 попадают в полость колонны НКТ 4 над отклонителем потока 10 (фиг.3). ГЖС по колонне НКТ 4 (фиг.2) поступает на устье скважины и далее в выкидную линию, причем газ в составе этой смеси совершает работу по ее подъему, что снижает нагрузку на головку балансира станка-качалки, увеличивая тем самым межремонтный период работы установки. При этом происходит снижение давления газа в затрубном пространстве.
При ходе колонны насосных штанг 11 (фиг.3) вниз в предлагаемом устройстве происходят абсолютно аналогичные процессы, как и при ходе вверх. Потому что, при ходе колонны насосных штанг 11 вниз, откачиваемая ГЖС также поступает по колонне НКТ 4 (фиг.2) на устье скважины из-за вытеснения жидкости погружаемой частью колонны насосных штанг 11 (фиг.3), как и при ходе штанг вверх, когда ГЖС вытесняется штанговым насосом 14 (фиг.1).
Использование скважинного устройства для перепуска затрубного газа позволяет осуществлять снижение давления затрубного газа независимо от температурных условий и от величины давления затрубного газа, позволяя увеличить межремонтный период работы штангово-насосного оборудования путем повышения уровня жидкости над штанговым насосом и благодаря отсутствию образования гидратных пробок в затрубном пространстве.
Использование скважинного устройства для перепуска затрубного газа позволит уменьшить глубину подвески штангового насоса за счет повышения уровня жидкости над штанговым насосом и тем самым снизить расход НКТ, насосных штанг и увеличить межремонтный период работы установок.
Технико-экономическая эффективность скважинного устройства для перепуска затрубного газа заключается в повышении эффективности эксплуатации скважин, эксплуатируемых установками штанговых насосов, увеличении дебита скважин.