ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР ГАРИПОВА
GARIPOV HYDRAULIC CONTROL

Изобретение относится к области добычи углеводородов: нефти, газа, конденсата и т.д. - и может быть использовано при эксплуатации скважин, а именно при закачке рабочего агента или добычи пластового флюида, в том числе при одновременно-раздельной эксплуатации нескольких пластов на многопластовых месторождениях.
Известен гидравлический регулятор, содержащий корпус, расположенные внутри корпуса подвижный элемент, полый ствол и фиксаторы, снабженный сквозными перепускными отверстиями, выполненными с возможностью гидравлического сообщения внутритрубного пространства с затрубным, одним или несколькими впускными отверстиями, одним или несколькими гидравлическими каналами, герметично связанными с впускными отверстиями, выполненными с возможностью гидравлического сообщения с зоной перемещения подвижного элемента, при этом в корпусе жестко закреплены полый ствол и фиксаторы (патент РФ №113783, Е21В 34/06, опубл. 27.02.2012).
Недостатками вышеуказанного регулятора являются высокие требования к флюиду, сложность конструкции, высокие требования к обработке и износостойкости его внутренних поверхностей в зоне перемещения подвижного элемента, который при большом количестве механических примесей перестает перемещаться и клинит.
Наиболее близким техническим решением является регулятор, содержащий поршневую и/или сильфонную камеру, взаимодействующую с запорными устройствами, имеющий, по меньшей мере, одно пропускное отверстие, гидравлически связанное с поршневой и/или сильфонной камерами, и перепускные каналы, взаимодействующие между собой (патент РФ №2415255, Е21В 43/14, 34/06, опубл. 27.03.2011 г., прототип).
Недостатком вышеуказанного регулятора является ограниченное применение из-за обязательного использования посадочного устройства для установки в нем регулятора, имеющего перепускной канал ограниченного пропускного сечения с диаметром не более диаметра регулятора и всегда меньше диаметра посадочного места под регулятор.
Предлагаемое техническое решение устраняет вышеперечисленные недостатки, повышает эффективность работы гидравлического регулятора за счет снижения гидравлических потерь, регулируя поток флюида или технологической жидкости посредством изменения размера пропускного сечения перепускного отверстия или суммарного размера пропускных сечений перепускных отверстий, а также за счет увеличения дискретности изменения режимов регулирования.
Поставленная цель достигается тем, что гидравлический регулятор, состоящий из корпуса, по меньшей мере, одного перепускного и, по меньшей мере, одного впускного отверстий, внутри корпуса расположены устройство с камерой переменного или заданного объема, регулирующий элемент, соединенный с устройством с камерой переменного или заданного объема, полого элемента, выполненного с корпусом монолитно или раздельно, разделительного элемента, расположенного в корпусе и выполненного с возможностью герметичного разделения перепускного или перепускных отверстий от впускного или впускных отверстий, с образованием в корпусе внутренней камеры или внутренней и перепускной камер, при этом впускное или впускные отверстия расположены во внутренней камере, регулирующий элемент выполнен с возможностью герметичного перемещения внутри разделительного элемента или в пространстве между боковой стенкой корпуса и разделительным элементом с возможностью герметичного перекрытия перепускного или перепускных отверстий, разделительный элемент представляет собой герметизирующую вставку со сквозным и перепускным отверстиями, разделительный элемент представляет собой герметизирующую перегородку со сквозным отверстием, он дополнительно снабжен подвижным элементом или соединительным узлом, замком, выполненным в виде фиксатора или центратора, расположенным в корпусе для фиксации и центрирования положения регулирующего элемента, штуцером, заглушкой, обратным клапаном, герметизирующим элементом, который представляет собой ниппель или сальниковое устройство.
На фиг.1 изображен гидравлический регулятор в закрытом положении, с корпусом и полым элементом, выполненными монолитно, камера переменного объема представлена сильфоном в растянутом состоянии, на фиг.2 изображен гидравлический регулятор в открытом положении, с корпусом и полым элементом, выполненными раздельно, камера переменного объема представлена сильфоном в сжатом состоянии, на фиг.3 изображен гидравлический регулятор в закрытом положении, с корпусом и полым элементом, выполненными раздельно, камера заданного объема представлена поршневой парой с поршнем в нижнем положении, на фиг.4 изображен гидравлический регулятор в открытом положении, с корпусом и полым элементом, выполненными раздельно, камера заданного объема представлена поршневой парой с поршнем в верхнем положении, на фиг.5 изображен гидравлический регулятор в открытом положении, с пружиной, расположенной между поршнем и пробкой, с корпусом и полым элементом, выполненными раздельно, на фиг.6 изображен гидравлический регулятор с пружиной, расположенной между поршнем и разделительным элементом, с корпусом и полым элементом, выполненными раздельно, на фиг.7 изображен гидравлический регулятор в открытом положении, камера переменного объема представлена сильфоном в сжатом состоянии, с корпусом и полым элементом, выполненными монолитно, с внутренней и перепускной камерами, на фиг.8 изображен гидравлический регулятор камера переменного объема представлена сильфоном в растянутом состоянии в закрытом положении с корпусом и полым элементом, выполненными раздельно, на фиг.9 изображен гидравлический регулятор с пружиной и плунжером, соединенным с регулирующим элементом в закрытом положении, на фиг.10 изображен гидравлический регулятор с корпусом и полым элементом, выполненным с ним раздельно, в закрытом положении, с обратным клапаном.
Гидравлический регулятор состоит из корпуса 1 с полым элементом 2, выполненным с ним монолитно или раздельно, по меньшей мере, одного перепускного 3 и, по меньшей мере, одного впускного 4 отверстий, внутри корпуса 1 расположены устройство с камерой переменного или заданного объема 5, разделительный элемент 6 и регулирующий элемент 7.
Полый элемент 2 представляет собой, например, участок трубы.
По меньшей мере, одно перепускное отверстие 3 гидравлически сообщает затрубное пространство скважины с внутритрубным пространством НКТ посредством пространства полого элемента 2.
Перепускное или перепускные отверстия 3 выполнены в корпусе 1 с полым элементом 2, гидравлически сообщающиеся между собой, например, при раздельном выполнении корпуса 1 и полого элемента 2, по меньшей мере, одно перепускное отверстие 3 выполнено в корпусе 1 и, по меньшей мере, одно перепускное отверстие 3 в полом элементе 2.
Разделительный элемент 6 выполнен с возможностью герметичного разделения перепускного или перепускных отверстий 3 от впускного или впускных отверстий 4, с образованием в корпусе 1 внутренней камеры 8 или внутренней 8 и перепускной 9 камер, при этом впускное отверстие или впускные отверстия 4 расположены во внутренней камере 8.
Разделительный элемент 6 представляет собой, например, герметизирующую вставку или перегородку со сквозным отверстием 10 или со сквозным 10 и перепускным 11 отверстиями. Разделительный элемент 6 выполнен монолитным или составным из резино-металлического заполнителя.
Регулирующий элемент 7 выполнен с возможностью перемещения через сквозное отверстие 10 разделительного элемента 6 или в пространстве между боковой стенкой корпуса 1 и разделительным элементом 6 и с возможностью герметичного перекрытия перепускного или перепускных отверстий 3 или 3 и 11.
Регулирующий элемент 7 представляет собой, например, затвор в виде седла с шаром, при совмещении шара с седлом шар перекрывает перепускное или перепускные отверстия 3 или 3 и 11, обеспечивая перекрытие гидравлического сообщения затрубного пространства с пространством полого элемента 2 и, соответственно, с внутритрубным пространством НКТ. Регулирующий элемент 7 представляет собой, например, шток, при совмещении штока с перепускным или перепускными отверстиями 3 или 3 и 11 он перекрывает его или их и, соответственно, перекрывает гидравлическое сообщение затрубного пространства с внутритрубным пространством НКТ.
Количество перепускных отверстий 3 или 3 и 11 в гидравлическом регуляторе зависит от технических условий эксплуатации установки, а размер пропускного сечения перепускного отверстия 3 или 3 и 11 или суммарный размер пропускных сечений перепускных отверстий 3 или 3 и 11 равен или больше размера внутреннего диаметра полого элемента 2. Размер пропускного сечения перепускных отверстий 3 или 3 и 11 или суммарный размер пропускных сечений перепускных отверстий 3 или 3 и 11 позволяет обеспечить заданный объем закачки технологической жидкости или добычи флюида, то есть заданный объем закачки или добычи регулируют количеством и размером пропускного сечения перепускных отверстий 3 или 3 и 11 в гидравлическом регуляторе, например путем штудирования за счет уменьшения диаметра пропускного сечения перепускных отверстий 3 или 3 и 11.
Устройство с камерой переменного или заданного объема 5 расположено частично или полностью во внутренней камере 8 и представляет собой, например, сильфон, поршневую или плунжерную камеру, при этом герметично соединено с регулирующим элементом 7 и герметично и жестко, например сваркой или пайкой, закреплено, к корпусу 1, например, основанием или боковой поверхностью.
Устройство с камерой переменного или заданного объема 5 дополнительно снабжено пружиной 12, установленной внутри или снаружи камеры переменного или заданного объема. При этом в поршневой или плунжерной камерах 5 пружина 12 расположена внутри или на штоке снаружи стакана 13 поршневой или плунжерной камер 5.
Устройство с камерой переменного или заданного объема 5 дополнительно снабжено отверстием для зарядки 14, обеспечивающим зарядку камеры переменного или заданного объема устройства 5 газом на стенде до спуска в скважину, или скважинным флюидом, или жидкостью с заданным давлением посредством канала высокого давления 15.
Например, отверстие для зарядки 14 на фиг.1 обеспечивает взаимодействие внутреннего пространства камеры переменного или заданного объема со скважинным флюидом из трубного пространства посредством соединения внутренней полости полого элемента 2 с внутренним пространством камеры переменного или заданного объема устройства 5.
Устройство с камерой переменного или заданного объема 5 расположено во внутренней камере 8 с возможностью гидравлического взаимодействия с затрубным пространством или трубным пространством скважины посредством отверстия 14 или для взаимодействия с каналом высокого давления 15, гидравлическим или газовым.
Впускное отверстие или впускные отверстия 4 обеспечивают гидравлическое сообщение внутренней камеры 8 с каналом высокого давления 15 или со скважинным флюидом.
Гидравлический регулятор дополнительно снабжен подвижным элементом или соединительным узлом 16, замком, выполненным в виде фиксатора или цанги и расположенным в корпусе 1, обеспечивая фиксацию положения регулирующего элемента 7, герметизирующим элементом 17, штуцером 18, заглушкой 19, обратным клапаном 20.
Подвижный элемент или соединительный узел 16 соединяет устройство с камерой переменного или заданного объема 5 с регулирующим элементом 7 и выполнен с возможностью герметичного перемещения внутри сквозного отверстия 10 разделительного элемента 6 или между боковой стенкой корпуса и разделительным элементом 6 и с возможностью герметичного перекрытия перепускного или перепускных отверстий 3 или 3 и 11.
Соединительный узел 16 представляет собой, например, телескопическое соединение.
Подвижный элемент 16 представляет собой, например, шток, стержень, трубчатый элемент, который герметично перемещается через сквозное отверстие 10 разделительного элемента 6 или в пространстве между боковой стенкой корпуса 1 и разделительным элементом 6.
Герметизирующий элемент 17 представляет собой ниппель, уплотняющий элемент или сальниковое устройство и расположен, например, в отверстии для зарядки 14, во впускном отверстии 4, в сквозном отверстии 10.
Герметизирующий элемент 17, например сальник, установлен во впускное отверстие 4 для гидравлического сообщения внутренней камеры 8 с каналом высокого давления 15, например ниппель, установлен в отверстии для зарядки 14.
Штуцер 18 установлен во впускное 4 или перепускное отверстие 3. Заглушка 19 установлена в отверстие для зарядки 14. Обратный клапан 20 установлен, например, в перепускное 3 или впускное 4 отверстие.
Например, во внутренней камере 8 установлено устройство с камерой переменного или заданного объема 5, представляющее собой сильфон, герметично соединенный с подвижным элементом 16 посредством, например, резьбы или жесткой фиксации пайкой, холодной сваркой.
Например, во внутренней камере 8 установлено устройство с камерой переменного или заданного объема 5, представляющее собой сильфон, выполненный с отверстием для зарядки 14 для взаимодействия со скважинным флюидом затрубного или трубного пространства, и снабженное герметизирующим элементом 17. При этом сильфон 5 соединен с подвижным элементом 16 посредством резьбового соединения или жесткой фиксацией.
Гидравлический регулятор работает следующим образом.
Гидравлический регулятор посредством полого элемента 2 устанавливают на НКТ с расположением внутренней камеры 8 над разделительным элементом 6 или под разделительным элементом 6 и соединяют, по меньшей мере, с одним каналом высокого давления 15.
Камеру переменного или заданного объема устройства 5 заполняют, например, флюидом с давлением, равным давлению затрубного или трубного пространства, или гидравлического канала высокого давления, или в нее устанавливают пружину 12, которая позволяет либо сжимать, либо отжимать устройство с камерой переменного объема 5, обеспечивая возможность перемещения регулирующего элемента 7.
Осуществляют изменение давления во внутренней камере 8 посредством канала высокого давления, которое приводит к сжатию или расширению устройства с камерой переменного или заданного объема 5, например сильфона, и, соответственно, приводит к перемещению регулирующего элемента 7 вверх или вниз из положения «закрыто» в положение «открыто» или наоборот, которое сжимает или расширяет камеру переменного или заданного объема устройства 5.
Изменение давления во внутренней камере 8 осуществляют с поверхности дистанционно в режиме реального времени посредством канала высокого давления 15.
Регулируют давление во внутренней камере 8 и, соответственно, осуществляют регулирование перемещением регулирующего элемента 7 посредством устройства с камерой переменного объема 5.
Сжатие камеры переменного или заданного объема устройства 5 приводит к перемещению регулирующего элемента 7, выполненного в виде, например, цилиндра, и открытию перепускного или перепускных отверстий 3 или 3 и 11 и, соответственно, к доступу потока флюида из затрубного пространства в полый элемент 2 и затем во внутритрубное пространство НКТ, а расширение камеры переменного или заданного объема устройства 5 приводит к перемещению и возврату в исходное состояние положения «закрыто» регулирующего элемента 7 и закрытию перепускного или перепускных отверстий 3 или 3 и 11 и, соответственно, к закрытию доступа потока флюида из затрубья.
Регулирование объемом добычи осуществляют путем перепуска флюида из пласта во внутритрубное пространство НКТ посредством перепускного или перепускных отверстий 3 во внутреннее пространство полого элемента 2, а затем во внутритрубное пространство НКТ с последующим поступлением на поверхность.
Регулирование объемом закачки рабочего агента или добычи флюида осуществляют за счет изменения размера пропускного сечения перепускного отверстия 3 или 3 и 11 или суммарного размера пропускных сечений перепускных отверстий 3 или 3 и 11, а также за счет изменения количества перепускных отверстий 3 или 3 и 11, что способствует снижению гидравлических потерь и повышает эффективность эксплуатации, в том числе за счет увеличения дискретности изменения режимов регулирования. Изменяя давление в канале высокого давления 15 в заданном, например, в циклическом режиме осуществляют дистанционное регулирование закачкой или добычей с определенным режимом работы скважины, в т.ч. в циклическом режиме.
Предлагаемое техническое решение позволяет повысить эффективность работы устройства за счет снижения гидравлических потерь и увеличения диапазона регулирования давления, обеспечиваемых изменением и превышением давления внутри камеры переменного или заданного объема над давлением во внутренней камере, а также количеством перепускных отверстий или суммарного размера пропускных сечений перепускных отверстий гидравлического регулятора.