СЪЕМНЫЙ ДВУХСТОРОННИЙ РЕГУЛЯТОР ГАРИПОВА (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к технике нефтегазодобывающей промышленности и может быть применена для регулирования параметров потока среды, в частности, регулирования расхода среды, перепада давления, давления в колонне труб, забойного или затрубного давления, как при добыче флюида, так и при нагнетании рабочей среды в скважину.
Известен клапан для регулирования потока (RU 2029073 C1, E21B 43/00, опубл. 20.02.95), содержащий полый корпус с наружными проточками, одним или несколькими боковыми пропускными и осевым проходным каналами, и уплотнительными элементами, внутри которого установлены затворы со штоками, соединенные снизу и сверху с одним или двумя сильфонами.
Известен клапан Шарифова (RU 2101466 C1, E21B 34/06, 43/00, опубл. 10.01.98), содержащий полый корпус с одним или несколькими боковыми пропускными и осевым проходным каналами, и уплотнительными элементами, внутри которого установлены затворы, соединенные снизу и сверху с подвижным разобщителем в виде телескопической пары полый цилиндр - полый шток".
Известные клапаны, при ограниченных их диаметрах, выполнены двухстороннего направления для увеличения пропускного сечения по рабочему газу при газлифтной эксплуатации скважины. Однако они не приемлемы для нагнетательных, фонтанных и насосных скважин, так как их тарировка осуществляется сжатым газом при ограниченном давлении (не более 13,5 МПа) и не может регулировать высокое трубное, забойное и пластовое давление скважины.
Известен съемный регулятор двухштуцерный Шарифова (RU 2256778 C1, E21B 34/06, 43/00, опубл. 20.07.05), взятый за прототип, содержащий корпус с наружной проточкой, боковыми пропускными и осевым проходным каналами, нижний и верхний, манжетодержатели с наружными уплотнительными элементами, ловильную головку с боковыми пропускными каналами и/или со сквозным осевым проходным каналом и хвостовик с фиксатором, корпус, или нижний и верхний манжетодержатели, и/или ловильная головка, и/или хвостовик регулятора выполнены с внутренними посадочными гнездами под затворы, или с расточками, по меньшей мере, в двух из которых размещены противоположно с одинаковыми или разными проходными и/или наружными диаметрами съемные сужающие элементы без или с обратными свободными или подпружиненными затворами с ограниченным ходом, причем площадь суммарного проходного сечения съемных сужающих элементов выполнена меньше, чем площадь суммарного сечения
боковых пропускных каналов корпуса.
Известный регулятор не позволяет эффективно эксплуатировать скважину, поскольку из-за высоких скоростей фильтрации флюида и турбулизации потока в корпусе регулятора, между сужающими элементами, происходит быстрый размыв и износ внутренних поверхностей корпуса и посадочных гнезд, в которых установлены сужающие /штуцирующие элементы и затворы, что приводит к разрегулированию и преждевременному выходу системы из строя. При этом следует отметить, что промывается не столько сама износостойкая часть регулятора - съемный сужающий элемент-штуцер, сколько посадочный узел, куда устанавливается штуцер и фиксатор штуцера. В двухштуцерном регуляторе наиболее значительные разрушения отмечается в зоне смешения встречных разнонаправленных потоков. Все имеющиеся клапана в основном предназначены для работы в газлифтных скважинах, где основная фаза потока представлена газом и не рассчитаны для работ с жидкостями с высокой эрозионной способностью, в особенности при смешении и турбулизации потока, включающего мехпримеси и разрушающие кавитационные эффекты.
Технический результат, который достигается при осуществлении полезной модели, - повышение эффективности и длительности эксплуатации добывающих и/или нагнетательных пластов скважин за счет снижения интенсивности размыва внутренних поверхностей корпуса регулятора.
Указанный технический результат по первому варианту достигается тем, что съемный двухсторонний регулятор содержит корпус с боковыми пропускными отверстиями и осевыми проходными каналами, расположенный между ловильной головкой и хвостовиком, в которых выполнены гидравлические каналы для сообщения со средой. При этом в корпусе установлена поперечная сплошная перегородка, разделяющая полость корпуса на две несообщающиеся полости, а боковые пропускные отверстия выполнены в корпусе до и после указанной перегородки. Наружный диаметр части корпуса, в которой установлена указанная перегородка и выполнены боковые пропускные отверстия, уступает наружному диаметру остальной части корпуса.
Указанный технический результат по второму варианту достигается тем, что съемный двухсторонний регулятор содержит корпус с боковыми пропускными отверстиями и осевыми проходными каналами, расположенный между ловильной головкой и хвостовиком, в которых выполнены гидравлические каналы для сообщения со средой. При этом в корпусе установлена поперечная сплошная перегородка, разделяющая полость корпуса на две несообщающиеся полости, а боковые пропускные отверстия выполнены в корпусе до и после указанной перегородки. Наружный диаметр части
корпуса, в которой установлена указанная перегородка и выполнены боковые пропускные отверстия, уступает наружному диаметру остальной части корпуса. При этом поперечная сплошная перегородка имеет сквозные отверстия.
Указанный технический результат по третьему варианту достигается тем, что съемный двухсторонний регулятор содержит корпус с боковыми пропускными отверстиями и осевыми проходными каналами, расположенный между ловильной головкой и хвостовиком, в которых выполнены гидравлические каналы для сообщения со средой. При этом в корпусе установлена поперечная сплошная перегородка, разделяющая полость корпуса на две несообщающиеся полости, а боковые пропускные отверстия выполнены в корпусе до и после указанной перегородки. Наружный диаметр части корпуса, в которой установлена указанная перегородка и выполнены боковые пропускные отверстия, уступает наружному диаметру остальной части корпуса. При этом форма поперечной сплошной перегородки имеет обтекаемую внешнюю поверхность.
Указанный технический результат по четвертому варианту достигается тем, что съемный двухсторонний регулятор содержит корпус с боковыми пропускными отверстиями и осевыми проходными каналами, расположенный между ловильной головкой и хвостовиком, в которых выполнены гидравлические каналы для сообщения со средой. При этом в корпусе установлена поперечная сплошная перегородка, разделяющая полость корпуса на две несообщающиеся полости, а боковые пропускные отверстия выполнены в корпусе до и после указанной перегородки. Наружный диаметр части корпуса, в которой установлена указанная перегородка и выполнены боковые пропускные отверстия, уступает наружному диаметру остальной части корпуса. При этом указанная перегородка выполнена составной.
Кроме того, диаметры осевых проходных каналов в корпусе и гидравлических каналов в головке и хвостовике могут иметь одинаковую величину, при этом площадь эквивалентного суммарного сечения боковых пропускных отверстий корпуса превышает площадь сечения осевых проходных каналов.
В корпусе регулятора до и/или после указанной перегородки могут быть установлены сужающие элементы, выполненные в виде штуцера, или дросселя, или седла, или насадки, при этом площадь сечения сужающего элемента равна площади сечения, подходящих к ним соответствующих осевых проходных каналов.
Также в осевых проходных каналах корпуса могут быть установлены затворные элементы, выполненные в виде шаров, или конусов, или сфер, или полусфер, или поршней, без или со штоками или с направляющими.
Ловильная головка и/или хвостовик могут быть выполнены с глухим концом.
Регулятор может быть дополнительно оснащен измерительными приборами для регистрации физических параметров - давления, температуры, обводненности или расхода.
Использование поперечной сплошной перегородки в качестве разделителя потоков предотвращает смешение входящих потоков и позволяет осуществлять раздельное выведение разнонаправленных потоков, что обеспечивает снижение гидравлического сопротивления и увеличения продолжительности работы регулятора.
Форма поперечной сплошной перегородки может иметь обтекаемую внешнюю поверхность, например, шарообразную или конусообразную форму, которая способствует снижению завихрения и турбулизации потока при выходе его из осевых пропускных каналов в боковые отверстия.
Выполнение одним диаметром осевых проходных каналов в полом корпусе и гидравлических осевых каналов в головке и хвостовике уменьшит гидравлическое сопротивление регулятора в целом, поскольку снизит количество выступов-«неровностей» и, соответственно, турбулизацию, кавитацию и завихрения потока. При этом необходимо, чтобы было незначительное превышение площади эквивалентного суммарного сечения боковых пропускных отверстий корпуса (регулятора) над площадью сечения осевых каналов.
При выполнении регулятора с установкой сужающих элементов, например, штуцеров, площадь сечения штуцера должна быть равна площади сечения, соответствующих, подходящих к ним осевых каналов, что снизит площадь и интенсивность взаимодействия потока с площадью внутренней поверхности каналов, а с другой стороны, сократит из-за отсутствия выступов размываемую площадь внутренней поверхности регулятора в целом.
На фиг.1 приведен разрез регулятора с полым корпусом, включающим перегородку - разделитель потоков с раздельными боковыми отверстиями; на фиг.2 - с установленными в осевых каналах затворными элементами, на фиг.3-5 представлены варианты выполнения перегородки - разделителя потоков.
Регулятор содержит (см. фиг.1) ловильную головку 1, хвостовик 2 и расположенный между ними корпус 3. Ловильная головка 1 может быть выполнена с глухим концом или сквозным осевым и/или боковым, по меньшей мере, одним проходным гидравлическим каналом различной формой и конфигурацией (фиг.1-2). Хвостовик 2 (см. фиг.1-2) может быть выполнен с заглушенным концом или со сквозным осевым и/или, по меньшей мере, одним боковым гидравлическим каналом. На фиг, показаны варианты, где в ловильной головке 1 и хвостовике 2 выполнены гидравлические
осевые 4, 5 и боковые 6, 7 каналы для сообщения со средой, под которой понимается рабочая, технологическая, скважинная жидкость, пластовый флюид, вода.
В корпусе 3 выполнены осевые проходные каналы 8 и 9, которые сообщаются с гидравлическими осевыми каналами 4 и 5, соответственно, ловильной головки и хвостовика. В корпусе 3 установлена сплошная поперечная перегородка 10 в виде разделителя потоков, которая делит полость корпуса 3 на две несообщающиеся полости. До и после перегородки 10 в части корпуса 3 выполнены боковые пропускные отверстия 11, 12, предназначенные для выхода среды. Наружный диаметр части корпуса 3, в которой установлена поперечная сплошная перегородка 10 и выполнены боковые пропускные отверстия 11 и 12, имеет меньший диаметр, чем наружный диаметр остальной части корпуса 3.
По одному из вариантов поперечная сплошная перегородка 10 может иметь сквозные отверстия или несколько рядов сквозных отверстий (фиг.4).
Форма поперечной сплошной перегородки 10 может иметь обтекаемую внешнюю поверхность и в срезе представлена в виде конуса (фиг.1, 4), сферы (фиг.2), призмы (фиг.5), с прямолинейной (фиг.3) или угловой направленностью (фиг.5) к боковым отверстиям 11, 12.
Корпус 3 регулятора может быть выполнен составным, например, из муфт 13, между которыми будет располагаться поперечная сплошная перегородка 10. Регулятор может быть снабжен уплотнительными элементами 14 и 15, установленными на манжетодержателях 16,17 с элементами фиксации в виде цанги 18.
Поперечная сплошная перегородка 10 может быть выполнена составной, например, из нижней 19 и верхней 20 частей (фиг.2, 5).
В осевых каналах 8 и 9 могут быть расположены затворные элементы 21 и 22 (фиг.2). Затворные элементы 21 и 22 могут быть выполнены, например, в виде шара, конуса, сферы, полусферы, поршня, и т.п. без или со штоком, или с направляющей, для регулирования потока и/или исключения обратного перетока при опрессовке колонны труб скважины.
В корпусе 3 до и/или после поперечной сплошной перегородки 10 могут быть установлены также сужающие элементы, например в виде штуцеров 23 и 24 (фиг.2), или заглушки 25 (фиг.3). Сужающие элементы 23 и 24 могут быть зафиксированы наружными уплотнителями, стопорными кольцами, упорными втулками или буртами и резьбовыми соединениями полого корпуса.
Материал поперечной сплошной перегородки 10, также как и сужающие элементы, например штуцера, выполнены в износостойком исполнении к устойчивым механическим
и химическим воздействиям агрессивной газожидкостной среды и представлен, например, из различных многокомпозитных соединений, из стали, металлических, порошковых наполнителей, полиминеральных, синтетических материалов.
Регулятор может быть дополнительно оснащен измерительными приборами для регистрации физических параметров - давления, температуры, обводненности или расхода, например, такими как: манометр, термометр, расходомер, влагомер, резистивиметр и т.п.(на фиг. не показаны).
Регулятор работает следующим образом.
В нагнетательных скважинах, в которых для закачки используется скважинная камера с пропускными каналами, в скважинный карман устанавливают съемный двухсторонний регулятор с корпусом 3. Закачиваемая среда, проходя через гидравлические (пропускные) каналы 4-7 хвостовика 2, ловильной головки 1 регулятора, поступает раздельно с двух сторон в осевые проходные каналы 8 и 9 корпуса 3 регулятора. Два потока, разделенные перегородкой 10, через соответствующие боковые пропускные отверстия 11 и 12, устремляются в карман скважинной камеры в пространство между частью корпуса 3, имеющей меньший наружный диаметр, и внутренней расточкой кармана скважинной камеры, и далее через боковое отверстие скважинной камеры попадают в пласт.