АВТОНОМНЫЙ РЕГУЛЯТОР ПРИТОКА

Полезная модель относится к нефтяной промышленности, в частности к оборудованию для эксплуатации нефтяной или газовой скважины и может быть использовано для выравнивания притока пластового флюида вдоль ствола скважины, а также обеспечения переменной сопротивляемости потоку различных желательных и нежелательных текучих сред в составе текучей композиции.
Известен «АВТОНОМНЫЙ РЕГУЛЯТОР ПРИТОКА» (патент на полезную модель РФ №213316, от 17.06.2022, опубликован 06.09.2022, МПК E21B43/12). Известный регулятор притока содержит полый корпус и крышку, при этом в донной части корпуса выполнены сквозные отверстия, расположенные по окружности, в крышке выполнено сквозное центральное отверстие, а внутри корпуса расположен диск, выполненный с возможностью перемещения вдоль своей оси и перекрытия отверстия в крышке, при этом корпус выполнен из хромоникелевой аустенитной нержавеющей стали с содержанием хрома от 12% до 25% и содержанием никеля от 8% до 40%.
Наиболее близким по технической сути является «АВТОНОМНЫЙ РЕГУЛЯТОР ПРИТОКА» (патент на полезную модель РФ №213575, от 28.07.2022, опубликован 16.09.2022, МПК E21B43/12). Известный регулятор притока содержит полый корпус и крышку, при этом в донной части корпуса выполнены сквозные отверстия, расположенные по окружности, в крышке выполнено сквозное центральное отверстие, а внутри корпуса расположен диск, выполненный с возможностью перемещения вдоль своей оси и перекрытия отверстия в крышке, при этом крышка и подвижный диск изготовлены из твердосплавного материала на основе карбид-вольфрама ВК8.
Эксплуатацию известных устройств осуществляют, в том числе, в агрессивной среде при высоких температурах и давлениях, например, при термокислотной обработке скважин. При закачивании в скважину кислотного состава агрессивная среда контактирует с корпусом известного устройства, как с внешней, так и с внутренней стороны. Эксплуатация устройства в кислотной среде значительно увеличивает скорость его коррозионного разрушения, что, в свою очередь, может привести к преждевременному выходу устройства из строя. Добываемая среда проходит через полость корпуса устройства на больших скоростях и может обладать высокой температурой, что способствует быстрому износу устройства. В результате износа изменяются геометрические характеристики полости корпуса, что может влиять на траекторию и интенсивность потока текучей смеси, существенно отклонив их от расчетных. Отклонение фактических параметров от расчетных приводит к снижению эффективности работы устройства. Так как контроль состояния устройства переменной сопротивляемости потоку во время его эксплуатации невозможен, поскольку устройство находится в скважине, возникает необходимость повышения надежности устройства для обеспечения его штатной работы на протяжении всего эксплуатационного периода.
Задачей заявляемого технического решения является повышение срока службы автономного регулятора притока с сохранением параметров, обеспечивающих штатный режим его работы.
Поставленная задача решена за счет автономного регулятора притока, содержащего полый корпус и крышку, при этом в донной части корпуса выполнены сквозные отверстия, расположенные по окружности, в крышке выполнено сквозное центральное отверстие, а внутри корпуса расположен диск, выполненный с возможностью перемещения вдоль своей оси и перекрытия отверстия в крышке, при этом на внутреннюю поверхность корпуса нанесено двухслойное покрытие, при этом внутренний слой двухслойного покрытия выполнен из алюминийникеля, а наружный слой - из связанного никелем карбида титана; двухслойное покрытие нанесено напылением.
Суть технического решения иллюстрирована чертежом, где
на фиг.1 - разрез автономного регулятора притока.
На фиг. 1 изображены автономный регулятор 1 притока, полый корпус 2, крышка 3, сквозные отверстия 4, сквозное центральное отверстие 5, диск 6, упоры 7, кольцеобразное углубление 8, кольцеобразный выступ 9.
Автономный регулятор притока выполнен следующим образом.
Автономный регулятор 1 притока содержит полый корпус 2, крышку 3 и подвижный диск 6. Корпус 2 выполнен в виде цельной неразъемной детали. Корпус 2 изготовлен из хромоникелевой нержавеющей стали. В донной части корпуса 2 выполнены сквозные отверстия 4, расположенные по окружности. Корпус 2 содержит в своей донной части упоры 7, выполненные в виде выступов, ориентированных в направлении крышки 3. Упоры 7, помимо формирования расчетной траектории потока текучей смеси, предназначены для ограничения осевого перемещения диска 6, расположенного внутри корпуса 2. Упоры 7 обеспечивают минимальный зазор между диском 6 и донной частью корпуса 2, исключая возможность перекрытия диском 6 отверстий 4. На внутреннюю поверхность корпуса 2, включая упоры 7, нанесено двухслойное покрытие. Двухслойное покрытие нанесено любым известным из уровня техники способом, например, посредством поэтапного плазменного напыления. Внутренний слой напыления выполнен из алюминийникеля. Алюминийникель обладает высокой прочностью и коррозионной стойкостью при повышенных температурах. Алюминийникель напыляют на обрабатываемые поверхности равномерным слоем, толщиной от 100 до 150 мкм. Высокие адгезионные характеристики алюминийникеля позволяют использовать его в качестве, обеспечивающего дополнительную защиту, промежуточного слоя между стальным корпусом 2 и наружным слоем из карбида титана, связанного никелем. Карбид титана является твердым сплавом, обладает высокой твердостью и износостойкостью, и сохраняет эти свойства при высоких температурах. Карбид титана напыляют на обработанные алюминийникелем поверхности равномерным слоем толщиной от 250 до 300 мкм. Напыление осуществляют при помощи, предназначенных для нанесения многослойных двухкомпонентных металлокерамических покрытий установок для плазменного напыления, например, таких как УПУ-8. Высокая коррозионная стойкость двухслойного покрытия внутренней поверхности корпуса 2 повышает его сопротивляемость разрушению при эксплуатации устройства 1 в агрессивной среде. Высокая прочность карбида титана позволяет существенно снизить эрозионный износ внутренней поверхности корпуса, и предотвратить, таким образом, снижение эффективности работы устройства. Диск 6 выполнен с возможностью осевого перемещения в пространстве между упорами 7 и внутренней поверхностью крышки 3. Возможность осевого перемещения диска 6 обеспечена выполнением его диаметра меньшим, чем минимальный внутренний диаметр полости корпуса 2. В одном из своих крайних положений, при контакте с внутренней поверхностью крышки 3 диск 6 перекрывает сквозное центральное отверстие 5, выполненное в крышке 3. Крышка 3 и подвижный диск 6 могут быть изготовлены из твердосплавного материала на основе карбид-вольфрама, например, из ВК8. Изделия из твердого сплава на основе карбид-вольфрама обладают высокой износостойкостью, что снижает интенсивность коррозионного разрушения наиболее нагруженных элементов устройства 1 и увеличивает, таким образом его надежность. Корпус 2 содержит внутреннее кольцеобразное углубление 8, предназначенное для позиционирования крышки 3. После установки крышки 3 в углубление 8 осуществляют ее фиксацию относительно корпуса 2 путем закатки края углубления 8 на внешнюю поверхность крышки 3. В процессе закатки формируют кольцеобразный выступ 9, направленный к центральной оси устройства, прижимающий крышку 3 к корпусу 2.
Автономный регулятор притока используют следующим образом.
Автономный регулятор 1 притока работает, как правило, в составе массива устройств, установленных на внешней поверхности добывающей колонны. Регулятор 1 устанавливают на боковую поверхность трубы и с колонной обсадных труб спускают в скважину. При создании перепада давления пластовый флюид начинает поступать через отверстие 5 в крышке 3 внутрь корпуса 2, далее огибает диск 6 и через отверстия 4 в донной части корпуса 2 поступает внутрь добывающей колонны. Положение диска 6, выполненного с возможностью осевого перемещения между упорами 7 и крышкой 3, зависит от вязкости добываемого продукта и скорости его прохождения через регулятор 1. В соответствии с законом Бернулли сумма статического давления, динамического давления и потерь давления на трение по линии потока, является постоянной. При прохождении вязкого продукта, например нефти, диск 6 прижимается к упорам 7, что обеспечивает максимальную площадь проходного сечения. В случае прохождения через регулятор 1 менее вязких флюидов, например воды или газа, возникает разница давлений, под воздействием которой, диск 6 перемещается в сторону крышки 3. Сокращение расстояния между диском 6 и крышкой 3 влечет за собой уменьшение площади проходного сечения. Таким образом, чем ближе диск 6 располагается к крышке 3, тем меньшим становится площадь проходного сечения, тем меньший объем нежелательных текучих сред с низкой вязкостью оказывается внутри добывающей колонны. Таким образом, регулятор 1 осуществляет переменную сопротивляемость потоку, в зависимости от степени вязкости забираемого пластового флюида.
Выполнение внутренней поверхности корпуса 2 покрытой в два слоя износостойкими материалами, посредством плазменного напыления, повышает коррозионную стойкость, кислотостойкость и прочность изделия, что продлевает срок его службы и обеспечивает штатный режим его работы на протяжении всего эксплуатационного периода. Уменьшение вероятности преждевременного выхода из строя корпуса 2 и сохранение его расчетных характеристик на протяжении всего эксплуатационного периода повышают надежность автономного регулятор 1 притока.
Техническим результатом заявленного технического решения является повышение надежности автономного регулятора притока за счет автономного регулятора притока, содержащего полый корпус и крышку, при этом в донной части корпуса выполнены сквозные отверстия, расположенные по окружности, в крышке выполнено сквозное центральное отверстие, а внутри корпуса расположен диск, выполненный с возможностью перемещения вдоль своей оси и перекрытия отверстия в крышке, при этом на внутреннюю поверхность корпуса нанесено двухслойное покрытие, при этом внутренний слой двухслойного покрытия выполнен из алюминийникеля, а наружный слой - из связанного никелем карбида титана; двухслойное покрытие нанесено напылением.