СИСТЕМА С ПЕРЕКЛЮЧАЮЩИМ КЛАПАНОМ И СПОСОБ ДОБЫЧИ ГАЗА

1. Способ выработки запасов вертикальной, наклонной или горизонтальной газовой скважины, в которой образовано кольцевое пространство с помощью обсадной трубы и концентрично расположенной насосно-компрессорной колонны, при этом указанная скважина имеет кольцевое пространство и нижнюю продуктивную зону, которая сообщена с насосно-компрессорной колонной, при этом указанное кольцевое пространство изолировано от нижней продуктивной зоны посредством пакера, при этом способ включает следующие этапы:
(a) открытие пути сообщения через насосно-компрессорную колонну в кольцевое пространство и, в случае необходимости, отвод какого-либо флюида, находящегося в кольцевом пространстве;
(b) установку по меньшей мере одного переключающего клапана внутри насосно-компрессорной колонны, находящейся под воздействием кольцевого пространства, при этом переключающий клапан содержит управляющую часть с предварительно заданным давлением закрытия, силовую часть и перепускной гидравлический канал; и
(c) нагнетание газа в кольцевое пространство, по меньшей мере, до заданного давления закрытия для активирования управляющей части, тем самым подвергая силовую часть воздействию кольцевого пространства, при этом происходит открытие перепускного гидравлического канала и нагнетаемый газ поступает в насосно-компрессорную колонну, причем нагнетаемый газ поднимает жидкую фазу, находящуюся в насосно-компрессорной колонне, к поверхности.
2. Способ по п. 1, в котором по меньшей мере один переключающий клапан установлен в сплошной или составной насосно-компрессорной колонне или расположен с помощью каната внутри насосно-компрессорной колонны.
3. Способ по п. 1, в котором газ нагнетают непрерывно, или газ нагнетают периодически.
4. Способ по п. 3, в котором газ нагнетают в зависимости от предварительно заданных условий в скважине, включающих положение плунжера, давление в кольцевом пространстве, давление или расход газа в насосно-компрессорной колонне, уровень флюида в насосно-компрессорной колонне или разность давлений между насосно-компрессорной колонной и кольцевым пространством.
5. Способ по п. 1, в котором нагнетаемый газ представляет собой обессеренный газ, используемый для работы технического оборудования.
6. Переключающее клапанное устройство, предназначенное для ввода в насосно-компрессорную колонну или встроенное в насосно-компрессорную колонну и содержащее:
(a) внешний корпус;
(b) внутреннюю добывающую трубу;
(c) управляющую часть, реагирующую на внешнее давление выше предварительно заданной величины или реагирующую на электрический исполнительный механизм для открытия канала активирования;
(d) силовую часть, чувствительную к давлению в канале активирования, для открытия нагнетательного отверстия; и
(e) перепускной клапан, реагирующий на внешнее давление для открытия перепускного отверстия, обеспечивая гидравлическое сообщение внешней стороны внешнего корпуса с внутренней добывающей трубой.
7. Переключающее клапанное устройство по п. 6, в котором предварительно заданное давление устанавливают с помощью механической пружины или газовой пружины, или с помощью как механической пружины, так и газовой пружины, действующих в пределах управляющей части устройства.
8. Переключающее клапанное устройство по п. 7, в котором предварительно заданное давление устанавливается частично с помощью газовой пружины, при этом указанная газовая пружина соединена с источником подачи управляющего газа посредством регулятора управляющего газа, который выполнен с возможностью зарядки или разрядки газовой пружины для изменения величины предварительно заданного давления.
9. Переключающее клапанное устройство по п. 6, в котором силовая часть содержит канал выравнивания, открытый с внешней стороны внешнего корпуса, причем указанный канал выравнивания накладывает на газовый поток большее ограничение, чем канал активирования.
10. Переключающее клапанное устройство по п. 6, содержащее
(а) управляющую часть, содержащую внешний корпус и внутреннюю добывающую трубу, расположенную концентрично внутри корпуса с образованием между ними кольцевого пространства, управляющий клапан в сборе, расположенный внутри кольцевого пространства и содержащий седло клапана и управляющий поршень, установленный с возможностью перемещения между закрытым положением и открытым положением, камеру управления, которая подвергнута воздействию с помощью управляющего отверстия во внешнем корпусе, и пружину для смещения управляющего поршня в направлении закрытого положения;
(b) силовую часть, содержащую внешний корпус и внутреннюю добывающую трубу, концентрично расположенную внутри внешнего корпуса с образованием между ними кольцевого пространства, силовое клапанное устройство, расположенное в кольцевом пространстве и содержащее седло клапана, мандрель клапана и поршень активирования, при этом мандрель клапана и поршень активирования установлены с возможностью перемещения между закрытым положением и открытым положением, причем силовая часть образует камеру активирования;
(c) гидравлический канал активирования между камерой управления и камерой активирования, который закрыт, когда управляющий поршень находится в закрытом положении, и открыт, когда управляющий поршень находится в открытом положении, при этом гидравлическое давление в гидравлическом канале активирования перемещает поршень активирования и мандрель клапана к открытому положению;
(d) гидравлический канал перепуска, проходящий через внешний корпус силовой части и внутреннюю добывающую трубу силовой части, который закрыт, когда поршень активирования и мандрель клапана находятся в своем закрытом положении, и открыт, когда поршень активирования и мандрель клапана находятся в своем закрытом положении; и
(e) гидравлический канал выравнивания, проходящий между камерой активирования и через внешний корпус силовой части, причем указанный канал выравнивания накладывает большее ограничение, чем гидравлический канал активирования.
11. Переключающее клапанное устройство по п. 10, в котором пружина для смещения управляющего поршня содержит механическую пружину или газовую пружину, или как механическую, так и газовую пружины.
12. Переключающее клапанное устройство по п. 8, которое дополнительно содержит электрический модуль управления, функционально связанный с дистанционным контроллером, содержащий соленоид и регулятор управляющего давления, который выполнен с возможностью открывания для обеспечения воздействия внешнего давления на управляющую часть и закрывания для изоляции управляющей части от воздействия внешнего давления.
13. Переключающее клапанное устройство по п. 11, которое дополнительно содержит электрический модуль управления, функционально связанный с дистанционным контроллером, содержащий линию питания управляющим газом и регулятор управляющего газа, предназначенный для дистанционно управляемой зарядки и разрядки газовой пружины.
14. Переключающее клапанное устройство, предназначенное для ввода в насосно-компрессорную колонну или встроенное в насосно-компрессорную колонну и содержащее:
(a) внешний корпус;
(b) внутреннюю добывающую трубу;
(c) управляющую часть, реагирующую на электрический приводной механизм для открытия канала активирования, который затем открывается для доступа внешнего давления;
(d) силовую часть, реагирующую на давление в канале активирования для открытия нагнетательного отверстия; и
(e) перепускной клапан, реагирующий на внешнее давление для открытия перепускного отверстия, обеспечивая гидравлическое сообщение внешней стороны внешнего корпуса с внутренней добывающей трубой.
15. Переключающее клапанное устройство по п. 14, в котором электрический приводной механизм выполнен с возможностью реагирования на сигнал дистанционно удаленного контроллера или сигнал датчика давления, или на оба этих сигнала.
16. Система для выработки запасов вертикальной, наклонной или горизонтальной газовой скважины, в которой образовано кольцевое пространство с помощью обсадной трубы и концентрично расположенной насосно-компрессорной колонны, при этом указанная скважина имеет кольцевое пространство и нижнюю продуктивную зону, которая сообщена с насосно-компрессорной колонной, причем указанное кольцевое пространство изолировано от нижней продуктивной зоны посредством пакера; при этом система содержит:
(a) соединительный канал, проходящий через насосно-компрессорную колонну в кольцевое пространство;
(b) по меньшей мере один переключающий клапан внутри насосно-компрессорной колонны, находящееся под воздействием кольцевого пространства посредством соединительного канала;
(c) нагнетатель поверхностного газа и источник питания газом для нагнетания газа в кольцевое пространство для открытия переключающего клапана и поступления газа в насосно-компрессорную колонну;
(d) плунжер для возвратно-поступательного движения внутри насосно-компрессорной колонны; и
(е) поверхностный контроллер для управления нагнетателем газа, при этом указанный контроллер выполнен с возможностью реагирования на сигнал, показывающий один или более параметров из следующих: положение плунжера, давление в кольцевом пространстве, давление или расход газа в насосно-компрессорной колонне, уровень флюида в насосно-компрессорной колонне или разность давлений между насосно-компрессорной колонной и кольцевым пространством.
17. Система по п. 16, в которой источник питания газом содержит обессеренный некорродирующий газ, используемый для работы технического оборудования.