Газовый клапан и эксплуатационная насосно-компрессорная колонна с газовым клапаном

Номер патента: 15218

Опубликовано: 30.06.2011

Автор: Иоханнесен Эилиф Х.

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Клапан (30) эксплуатационной обсадной колонны (12) для добычи нефти и газа, способный автоматически перекрывать поток флюида в эксплуатационную обсадную колонну (12) в случае прорыва газа, содержащий седло (32), в котором выполнен по меньшей мере один центральный впускной канал (34) и один или несколько выпускных каналов (36, 38), отличающийся тем, что клапан (30) имеет криволинейную конструкцию, соответствующую форме наружного диаметра эксплуатационной обсадной колонны (12), и установлен снаружи эксплуатационной обсадной колонны (12), также содержит прямоугольную перекрывающую тарелку (40) с такой же кривизной, как у клапана (30), которая расположена в прямоугольной камере (42) внутри клапана (30) на пути движения потока жидкости, обеспечивает высокоскоростной поток по поверхности (40а), перекрывающей тарелки в направлении седла (32), и способна герметизировать упомянутое седло (32) в зависимости от дифференциального давления, создающегося за счет вязкости протекающего потока.

2. Клапан по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере один центральный впускной канал (34) представляет собой открытый паз, выполненный, по меньшей мере, на половине длины камеры.

3. Клапан по п.2, отличающийся тем, что открытый паз центрального впускного канала (34) в поперечном сечении выполнен в виде открытого прямоугольника формы (34а), боковые стенки паза затем имеют воронкообразную форму (34b), а выпускные каналы (36, 38) в поперечном сечении имеют прямоугольную форму и расположены с каждой стороны центрального впускного канала.

4. Клапан по п.2 или 3, отличающийся тем, что имеет нижнюю часть (44) с выступающими вверх загибами (46, 48) и верхнюю часть 50 с седлом (32) и впускным каналом (34), при этом верхняя часть смонтирована на нижней части и образует прямоугольную камеру (42), при этом между упомянутыми верхней и нижней частями (44, 50) клапана проходят выпускные каналы (36, 38).

5. Клапан по п.4, отличающийся тем, что установлен в отдельной клапанной камере (28) или эксплуатационная обсадная колонна (12) служит дном, а корпус (18) служит верхом клапанной камеры.

6. Клапан по пп.2-5, отличающийся тем, что представляет собой динамический клапан, способный поддерживать заданную характеристику многофазного потока флюида независимо от внешнего регулирования с поверхности.

7. Эксплуатационная обсадная колонна (12) для добычи нефти и газа, содержащая по меньшей мере один окружающий песочный фильтр (14) и по меньшей мере одно впускное устройство (10), способное регулировать и направлять поток флюида в эксплуатационную обсадную колонну, отличающаяся тем, что впускное устройство (10) выполнено в виде нескольких камер (20, 22, 24), между которыми расположены приточные каналы (20а, 22а, 22b), включая предкамеру (20) для потока флюида, поступающего из песочного фильтра (14), промежуточную клапанную камеру (22) для потока флюида, поступающего из предкамеры (20), и автоматического перекрытия поступления газа в эксплуатационную обсадную колонну (12) в случае прорыва газа, при этом клапанная камера (22) снабжена несколькими клапанами (30) по одному или нескольким из пп.1-6, и заднюю камеру (24) для потока флюида, поступающего из клапанной камеры (22), и регулирования и направления потока флюида в эксплуатационную обсадную колонну (12).

8. Эксплуатационная обсадная колонна по п.7, отличающаяся тем, что клапанная камера (22) имеет несколько поддерживающих колец (19), прикрепленных к эксплуатационной обсадной колонне, при этом между упомянутыми поддерживающими кольцами (19) равномерно по окружности эксплуатационной обсадной колонны (12) на удалении друг от друга расположено несколько упомянутых клапанов (30), установленных внутри окружающего корпуса (18).

9. Эксплуатационная обсадная колонна по п.8, отличающаяся тем, что поддерживающие кольца (19) образуют два полных кольца, которые прикреплены к эксплуатационной обсадной колонне, полностью герметизированы и служат для направления потока флюида и удержания между ними клапанов (30).

10. Эксплуатационная обсадная колонна по п.9, отличающаяся тем, что в первом поддерживающем кольце и во втором поддерживающем кольце выполнены каналы, через которые флюид поступает в заднюю камеру (24).

11. Эксплуатационная обсадная колонна по п.7, отличающаяся тем, что предкамера имеет пробку (50), саморазрушающуюся при кислотной обработке, способную открываться при добыче газа после добычи всей доступной нефти.

12. Эксплуатационная обсадная колонна по п.7, отличающаяся тем, что предкамера имеет однонаправленный клапан (52), способный открываться для глушения скважины со стороны пласта.

13. Эксплуатационная обсадная колонна по п.7, отличающаяся тем, что задняя камера служит для направления потока флюида в эксплуатационную обсадную колонну через фильтр для глушения.

14. Эксплуатационная обсадная колонна по п.7, отличающаяся тем, что снабжена автоматическим клапаном перекрытия воды.

Рисунок 1


Текст

Смотреть все

(71)(73) Заявитель и патентовладелец: ИОР ТЕХНОЛОДЖИ АС (NO) В изобретении описан клапан (30) эксплуатационной обсадной колонны (12) для добычи нефти и газа, способный автоматически перекрывать поток флюида в эксплуатационную обсадную колонну (12) в случае прорыва газа, при этом клапан (30) имеет седло (32), в котором помещается по меньшей мере один центральный впускной канал (34) и один или несколько выпускных каналов (36, 38), ведущих из клапана (30). Клапан (30) имеет криволинейную конструкцию, соответствующую форме наружного диаметра эксплуатационной обсадной колонны (12), и установлен снаружи эксплуатационной обсадной колонны (12), а также имеет прямоугольную перекрывающую тарелку (40) с такой же кривизной, как у клапана (30), которая расположена на пути движения потока жидкости, обеспечивает высокоскоростной поток по поверхности (40 а), перекрывающей тарелки в направлении седла (32), и способна герметизировать упомянутое седло в зависимости от дифференциального давления, создающегося за счет вязкости протекающего потока. Также описана эксплуатационная обсадная колонна, содержащая клапан. 015218 Настоящее изобретение относится к клапану используемой для добычи нефти и газа эксплуатационной обсадной колонны, который автоматически перекрывает поток флюида, поступающий в эксплуатационную обсадную колонну в случае прорыва газа, при этом клапан имеет седло, в котором помещается по меньшей мере один центральный впускной канал и один или несколько выпускных каналов, ведущих из клапана. Изобретение также относится к эксплуатационной обсадной колонне, имеющей клапан. После заканчивания скважины, состоящей из нескольких ответвлений, обычно начинают добычу нефти раньше, чем добычу газа. Очень часто тонкие нефтеносные участки расположены над водяной шапкой и под газовой шапкой. Нежелателен как прорыв газа (сверху), так и прорыв воды (снизу), поскольку задачей является добыча максимально возможного количества нефти, а затем добыча газа. До настоящего времени прорыв газа приводил к вытеснению нефти, в результате чего обычно перекрывали ответвление многоствольной скважины (может осуществляться с использованием клапанов управления ответвлениями). Это обычно означает потерю нефти в целом ответвлении (за исключением части нефти,которая может следовать за газом после начала добычи газа). Колонна для заканчивания скважины состоит из множества эксплуатационных насоснокомпрессорных колонн длиной 12 м каждая, которые свинчены друг с другом. На эксплуатационной обсадной колонне установлены песочные фильтры, предотвращающие попадание песка в нефтедобывающее оборудование. В различные местах расположены пакеры утолщения, герметизирующие толщу пород. Это делается, чтобы разбить эксплуатационную обсадную колонну на участки, которые можно рассматривать как отдельные производственные среды, т.е. чтобы многофазный поток и газ могли продвигаться с одного участка на другой только по эксплуатационной обсадной колонне. По расчетам путем поддержания непрерывной добычи в какой-либо части эксплуатационной обсадной колонны, не подвергшейся прорыву газа, в то время, как потенциально все участки колонны страдают от такого прорыва, обеспечивается увеличение на 100% добычи нефти из каждой скважины. Поскольку предложенный клапан будет перекрывать именно тот участок, где произошел прорыв(отдельное 12-метровое звено эксплуатационной обсадной колонны), для добычи можно использовать остальную часть эксплуатационной обсадной колонны и по меньшей мере участок, на котором возможно имеет место прорыв газа, если газ оказывается снаружи колонны. Перекрытие происходит в основном автоматически, т.е. клапаном не управляют с поверхности. В клапане может быть предусмотрена технология, позволяющая сообщать на поверхность о его перекрытии из-за прорыва газа. Современная технология в этой области включает песочные фильтры, регулятор притока (РП или ICD, от английского - Inflow Control Device) и фильтр для глушения. Нефть поступает в эксплуатационную обсадную колонну через фильтр для глушения. РП является своего рода поглотителем давления, который распределяет давление по эксплуатационной обсадной колонне во избежание образования вакуума на одном участке, когда на других участках колонны дифференциальное давление является очень высоким. Кроме того, такое поглощение или выравнивание также выгодно во избежание повреждения песочных фильтров, а также предотвращает обрушение толщи пород на колонну. При желании в качестве страховки может быть сохранен существующий РП, но предложенный клапан имеет гораздо лучшую характеристику регулирования потока(распределяющую способность), поскольку он является гораздо более мощным поглотителем/выравнивателем давления, чем существующий РП. Известны другие решения с использованием сопел, которые могут забиваться или подвергаться действию коррозии, решения, предусматривающие создание препятствий внутри эксплуатационной обсадной колонны, и решения, при осуществлении которых могут создаваться протекающие уплотнения,что делает многофазный поток нерегулируемым и, следовательно, ставит под сомнение смысл применения этих клапанов. В предложенном клапане используется принцип Бернулли для высокоскоростного потока через поверхность/преграду (тарелку). Принцип Бернулли применяется в ряде областей и доказывает, что под действием возникающего отрицательного давления пластина/тарелка прижимается к седлу. Из-за того,что уплотнение не является абсолютным, впоследствии будет происходить утечка давления на другую сторону тарелки, в результате чего создается новая сила притяжения, и уплотнение восстанавливается. Это означает, что процесс является динамическим и действующим с учетом состава протекающего флюида и/или газа. Чем ниже вязкость, тем более сильное и более непосредственное уплотнение образуется. Как показали испытания, клапан с использованием принципа Бернулли останавливает приблизительно весь газ. Кроме того, такой клапан выгоден в случае прорыва воды, поскольку одновременно уменьшает количество пластовой воды. Предложенный клапан отличается тем, что, будучи относительно плоским по своей конструкции,может быть установлен снаружи эксплуатационной обсадной колонны, и как таковой поддерживает современную технологию, согласно которой нефть направляют вдоль наружной поверхности колонны, пока она не сможет попасть внутрь через продольные пазы, так называемые фильтры для глушения. Автономный клапан согласно изобретению является динамичным и обеспечивает заданную характеристику многофазного потока флюида без необходимости регулирования с поверхности. Любой клапан, подвергающийся воздействию газа, будет немедленно перекрываться, исходя из заданной характеристики. Следовательно, газу приходится идти по другому пути, или он находится под контролем. Обычно он посту-1 015218 пает далее до другого клапана, расположенного на том же разбитом на зоны участке, в результате чего этот клапан также закрывается. За счет тампонирования зоны (пакеров утолщения) предотвращается выход газа за пределы участка, и нефть может поступать из всех клапанов, через которые проходит только нефть и/или вода. Что касается характеристики защиты от воды, ее задают таким образом, чтобы ограничивать воду в большей степени, чем нефть. Характеристику можно задать таким образом, чтобы пропускать воду, если желателен напор воды для подъема нефти на поверхность без насосно-компрессорной добычи. После добычи нефти каждое звено колонны может быть открыто, чтобы при желании можно было добывать газ. Для этого открывают один из клапанов в камере перед клапаном, в результате чего нефть поступает непосредственно в основную трубу. Поскольку предложенный в изобретении клапан не создает препятствий внутри эксплуатационной обсадной колонны, поток может свободно проходить по затрубному пространству, и могут быть осуществлены эти операции. В качестве примеров известного уровня техники можно привести следующие документы: WO 2007/027617 А 2, US 7185706 В 2, NO 305376 B1, WO 97/38248 A1, WO 2006/015277 A1, NO 306127 B1,WO 00/63530 A1 и US 6786285 B2. Таким образом, в основу настоящего изобретения положена задача создания автономного клапана,который перекрывается в случае прорыва газа в эксплуатационную обсадную колонну. Упомянутая задача решена за счет клапана согласно отличительной части независимого п.1, который имеет криволинейную конструкцию, соответствующую форме наружного диаметра эксплуатационной обсадной колонны, и установлен снаружи эксплуатационной обсадной колонны, при этом клапан содержит прямоугольную перекрывающую тарелку с такой же кривизной, как у клапана, которая расположена в прямоугольной камере внутри клапана на пути движения потока жидкости, обеспечивает высокоскоростной поток по поверхности перекрывающей тарелки в направлении седла и способна герметизировать упомянутое седло в зависимости от дифференциального давления, создающегося за счет вязкости протекающего потока. В зависимых пп.2-6 охарактеризованы альтернативные конструкции. В клапане по меньшей мере один центральный впускной канал представляет собой открытый паз, выполненный по меньшей мере наполовине длины камеры. Кроме того, открытый паз центрального впускного канала в поперечном сечении выполнен в виде открытого прямоугольника, а боковые стенки паза имеют воронкообразную форму,а выпускные каналы в поперечном сечении имеют прямоугольную форму и расположены с каждой стороны центрального впускного канала. Клапан предпочтительно имеет нижнюю часть с выступающими вверх загибами сверху и верхнюю часть с седлом и впускным каналом, при этом верхняя часть смонтирована на нижней части и образует прямоугольную камеру, при этом между упомянутыми верхней и нижней частями клапана проходят выпускные каналы. Клапан может быть установлен в отдельном клапанной камере или эксплуатационная обсадная колонна служит дном, а корпус служит верхом клапанной камеры. Клапан предпочтительно представляет собой динамический клапан, способный поддерживать заданную характеристику многофазного потока флюида независимо от внешнего регулирования с поверхности. Решение упомянутой задачи также обеспечено за счет эксплуатационной обсадной колонны для добычи нефти и газа по независимому п.7, содержащей по меньшей мере один окружающий ее песочный фильтр и по меньшей мере одно впускное устройство для регулирования и направления потока флюида в эксплуатационную обсадную колонну, которое выполнено в виде нескольких камер, между которыми расположены приточные каналы, включая предкамеру для потока флюида, поступающего из песочного фильтра, промежуточную камеру для потока флюида, поступающего из предкамеры, и автоматического перекрытия поступления газа в эксплуатационную обсадную колонну в случае прорыва газа, при этом клапанная камера снабжена несколькими клапанами, и заднюю камеру для потока флюида, поступающего из клапанной камеры и регулирования и направления потока флюида в эксплуатационную обсадную колонну. В зависимых пп.8-14 охарактеризованы альтернативные конструкции. Клапанная камера может иметь несколько поддерживающих колец, прикрепленных к эксплуатационной обсадной колонне, при этом между упомянутыми поддерживающими кольцами равномерно по окружности эксплуатационной обсадной колонны на удалении друг от друга расположено несколько упомянутых клапанов, установленных внутри окружающего корпуса. Упомянутые поддерживающие кольца образуют два полных кольца, которые прикреплены к эксплуатационной обсадной колонне, полностью герметизированы и служат для направления потока флюида и удержания между ними клапанов на месте. В колонне в первом поддерживающем кольце и во втором поддерживающем кольце выполнены каналы, через которые флюид поступает в заднюю камеру. Предкамера может дополнительно иметь пробку, саморазрушающуюся при кислотной обработке,которая открывается при добыче газа после добычи всей доступной нефти, и/или может иметь однонаправленный клапан для глушения скважины со стороны пласта. Задняя камера может служить для направления флюида в эксплуатационную обсадную колонну через фильтр для глушения.-2 015218 Эксплуатационная обсадная колонна может быть оснащена автоматическим клапаном перекрытия воды. Далее изобретение будет более подробно описано со ссылкой на приложенные чертежи, на которых на фиг. 1 показана принципиальная схема колонны для заканчивания скважины,на фиг. 2 - эксплуатационная обсадная колонна согласно изобретению,на фиг. 3 - впускное устройство согласно изобретению,на фиг. 4 - несколько клапанов, расположенных по окружности эксплуатационной обсадной колонны согласно изобретению,на фиг. 5 - поперечное сечение клапана согласно изобретению,на фиг. 6 - основной поток через клапан согласно изобретению,на фиг. 7 а и 7 б - поперечное сечение верхнего и нижнего участков клапана согласно изобретению слева и спереди, соответственно. На фиг. 1 показана колонна для заканчивания скважины, пробуренной в толще пород с целью добычи нефти, со свинченной с ней эксплуатационной обсадной колонной 12. На эксплуатационных обсадных колоннах 12 установлены песочные фильтры 14, препятствующие попаданию песка в нефть. В различных местах расположены пакеры 15 утолщения, разбивающие эксплуатационную обсадную колонну на участки с тем, чтобы каждый из которых можно рассматривать как отдельную производственную среду, т.е. чтобы газ мог продвигаться с одного участка на другой только через эксплуатационную обсадную колонну. На фиг. 2 показана эксплуатационная обсадная колонна 12 с регулятором 10 притока, согласно изобретению. Вблизи регулятора 10 притока вокруг эксплуатационной обсадной колонны расположен песочный фильтр 14. Регулятор 10 притока может содержать РП и клапан перекрытия газа, фильтр для глушения или пазы, пробку 50, саморазрушающуюся при кислотной обработке, и однонаправленный клапан 52, который открывается для глушения скважины со стороны пласта. Регулятор 10 притока может иметь три камеры 20, 22, 24. Каждая камера отделена полностью герметичными участками с тем, чтобы многофазный поток флюида мог преимущественно протекать через приточные каналы в устройстве 10. Поток протекает в направлении из предкамеры 20 в клапанную камеру 22 и заднюю камеру 24. Флюид поступает в предкамеру изнутри песочного фильтра 14 и протекает через кольцевое пространство между песочным фильтром 14 и эксплуатационной обсадной колонной 12. Затем через каналы в первом поддерживающем кольце 19 поток поступает в сам клапан 30. После этого поток предпочтительно вытекает по бокам в небольшие промежуточные камеры 26 а, 26b и далее через каналы во втором поддерживающем кольце поступает в заднюю камеру 24. Из задней камеры флюид должен поступать только в эксплуатационную обсадную колонну 12, например, через фильтр для глушения. При желании напротив может быть установлен стандартный канальный РП. В предкамере 20 может находиться пробка 50 для кислотной обработки, которая позволяет начинать добычу газа после добычи всей нефти. Чтобы открыть ее путем текущих вмешательств, может использоваться таблетка окислителя. Если пробка для кислотной обработки неприменима из-за ограничений, связанных с ответвлением или управлением направлением ответвления, может использоваться имеющийся на рынке однонаправленный клапан 52. В качестве альтернативы, может быть сконструирована новая пробка, которая закупоривается под действием конкретного противодавления изнутри эксплуатационной обсадной колонны. Решение этой задачи не предложено ни в одном из известных внедренных решений. Также необходимо иметь возможность заглушать скважину как изнутри, так и со стороны пласта. Предложенный клапан выполняет обе задачи. По существу, клапан пропускает флюид в обоих направлениях и теоретически должен делать излишним однонаправленный клапан. Из-под песочного фильтра флюид поступает в предкамеру и попадает в кольцевое пространство между песочным фильтром и эксплуатационной обсадной колонной. Затем он протекает через первое поддерживающее кольцо и попадает в сам клапан. Поддерживающее кольцо/конструкция состоит, например, из двух полных колец 19, которые прикреплены к эксплуатационной обсадной колонне 12 и полностью герметизированы (предпочтительно приварены к колонне). Тем самым направляется поток флюида, и удерживаются на месте клапаны. Кольца предпочтительно должны быть изготовлены из того же материала, что и эксплуатационная обсадная колонна (с содержанием 13% хрома). Клапаны 30 устанавливают внутри конструкции (между кольцами 19), при этом можно разместить сколько угодно клапанов (обычно от 1 до 4). Если используется только 1 или 2 клапана, могут потенциально возникнуть проблемы с вертикальной ориентацией колонны, поэтому рекомендуется 3 или более клапанов. Верхняя и нижняя камеры образованы корпусом 18(который навинчен) и самой основной трубой. Поддерживающие кольца по желанию могут быть выполнены узкими или широкими с тем, чтобы обеспечить требуемую прочность и герметизацию. Кольца должны быть снабжены газонепроницаемой резьбой (состыкованной с резьбой в корпусе) во избежание необходимости использовать полимеры. Поскольку поддерживающие кольца предпочтительно приваривают к колонне и колонну необходимо впоследствии подвергнуть тепловой обработке, именно по этой причине желательно избегать использования полимеров. Поток поступает через первое поддерживающее кольцо и затем через клапан 30 и выходит через второе и последнее поддерживающее кольцо. Поток на-3 015218 правляется вбок в несколько небольших промежуточных камер, а затем через каналы во втором поддерживающем кольце в заднюю камеру 24. Находящийся в задней камере 24 флюид должен направляться только в эксплуатационную обсадную колонну 12 потенциально через фильтр для глушения. Флюид также может поступать в эксплуатационную обсадную колонну 12 через отверстия, если нежелательно иметь фильтр для глушения. На фиг. 5 показан клапан 30 (для наглядности проиллюстрирована плоская конструкция) эксплуатационной обсадной колонны 12, который может автоматически перекрывать поток флюида в эксплуатационную обсадную колонну 12 в случае прорыва газа. Клапан 30 предпочтительно расположен снаружи эксплуатационной обсадной колонны и имеет криволинейную конструкцию, соответствующую форме наружного диаметра эксплуатационной обсадной колонны (как показано на фиг. 4). Как показано,клапан 30 содержит седло 32, содержащее по меньшей мере один центральный впускной канал 34 и один или несколько выпускных каналов 36, 38, ведущих из клапана 30. В направлении потока через клапан 30 установлена прямоугольная, в целом плоская перекрывающая тарелка 40, кривизна которой предпочтительно согласована с наружным диаметром эксплуатационной обсадной колонны 12 с тем, чтобы обеспечивать высокоскоростной поток флюида по поверхности 40 а тарелки в направлении седло 32. Тарелка потенциально может не иметь криволинейной формы, т.е. не соответствовать наружному диаметру эксплуатационной обсадной колонны. Тем самым перекрывающая тарелка 40 будет уплотнять седло 32 в зависимости от дифференциального давления, создающегося в зависимости от вязкости жидкой среды, в соответствии с принципом Бернулли, согласно которому тарелка 40 будет прижиматься к седлу 32 под действием создающегося отрицательного давления. Седло 32 помещается в преимущественно прямоугольной камере 42 внутри клапана 30, при этом камера 42 имеет немного большие размеры, чем тарелка 40. В проиллюстрированном примере центральный впускной канал 34 представляет собой открытый паз,проходящий на протяжении большей части (по меньшей мере половины) длины камеры. Стенки в форме открытого прямоугольника 34 а образуют открытый паз, а боковые стенки имеют воронкообразную форму 34b. Кроме того, выпускные каналы 36, 38 клапана предпочтительно имеют прямоугольную форму и расположены с каждой стороны центрального впускного канала 34. Клапан 30 имеет нижнюю часть 44 с выступающими вверх загибами 46, 48 для установки на ней перекрывающей тарелки 40. Клапан 30 дополнительно имеет верхнюю часть 50 с седлом 32 и впускным каналом 34. Тем самым выпускные каналы 36, 38 могут проходить между верхней и нижней частями 44,50 клапана. Клапан 30 может помещаться в отдельном корпусе 28, или эксплуатационная обсадная колонна 12 может служить дном, а корпус может 18 образовывать верх корпуса клапана. Эксплуатационная обсадная колонна согласно изобретению также может быть оснащена клапаном перекрытия воды (не показан). Поскольку неизвестно, когда ожидать прорыв газа, прорыв воды или то и другое, идеальным и исчерпывающим решением станет один или несколько клапанов, рассчитанных на оба случая. Если можно обеспечить решение двоякой задачи, отпадет необходимость во всех частичных решениях. Поскольку неизвестно, в каком месте на эксплуатационной обсадной колонне можно ожидать то или иное событие, невозможно распределить клапаны перекрытия воды и газа таким образом, чтобы они перекрывали газ или воду (даже несмотря на то, что вероятность меняется в зависимости от расстояния до газа/воды, но также от проницаемости песка на протяжении колонны). По этой причине может быть предусмотрен клапан перекрытия воды, который обеспечивает постоянное перекрытие после воздействия на него воды на протяжении не являющего несущественным периода времени. Время до того, как клапан закроется, можно регулировать путем создания механизма блокировки, например, обеспечиваемого карбидом кальция. Установленные последовательно клапаны перекрытия газа в сочетании с клапанами перекрытия воды решат задачу перекрытия как газа, так и воды. Клапан перекрытия воды может быть размещен после клапана перекрытия газа и обладать эффектом РП. В общих словах, такое сочетание обеспечит следующие преимущества: автономный клапан перекрывания газа динамически закрывается при прорыве газа; эффект постепенного РП равномерно распределяет дифференциальное давление по эксплуатационной обсадной колонне; автономный клапан перекрытия воды постоянно закрыт при длительном прорыве воды. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Клапан (30) эксплуатационной обсадной колонны (12) для добычи нефти и газа, способный автоматически перекрывать поток флюида в эксплуатационную обсадную колонну (12) в случае прорыва газа, содержащий седло (32), в котором выполнен по меньшей мере один центральный впускной канал(34) и один или несколько выпускных каналов (36, 38), отличающийся тем, что клапан (30) имеет криволинейную конструкцию, соответствующую форме наружного диаметра эксплуатационной обсадной колонны (12), и установлен снаружи эксплуатационной обсадной колонны (12), также содержит прямоугольную перекрывающую тарелку (40) с такой же кривизной, как у клапана (30), которая расположена в-4 015218 прямоугольной камере (42) внутри клапана (30) на пути движения потока жидкости, обеспечивает высокоскоростной поток по поверхности (40 а), перекрывающей тарелки в направлении седла (32), и способна герметизировать упомянутое седло (32) в зависимости от дифференциального давления, создающегося за счет вязкости протекающего потока. 2. Клапан по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере один центральный впускной канал (34) представляет собой открытый паз, выполненный по меньшей мере на половине длины камеры. 3. Клапан по п.2, отличающийся тем, что открытый паз центрального впускного канала (34) в поперечном сечении выполнен в виде открытого прямоугольника формы (34 а), боковые стенки паза затем имеют воронкообразную форму (34b), а выпускные каналы (36, 38) в поперечном сечении имеют прямоугольную форму и расположены с каждой стороны центрального впускного канала. 4. Клапан по п.2 или 3, отличающийся тем, что имеет нижнюю часть (44) с выступающими вверх загибами (46, 48) и верхнюю часть 50 с седлом (32) и впускным каналом (34), при этом верхняя часть смонтирована на нижней части и образует прямоугольную камеру (42), при этом между упомянутыми верхней и нижней частями (44, 50) клапана проходят выпускные каналы (36, 38). 5. Клапан по п.4, отличающийся тем, что установлен в отдельной клапанной камере (28), или эксплуатационная обсадная колонна (12) служит дном, а корпус (18) служит верхом клапанной камеры. 6. Клапан по пп.2-5, отличающийся тем, что представляет собой динамический клапан, способный поддерживать заданную характеристику многофазного потока флюида независимо от внешнего регулирования с поверхности. 7. Эксплуатационная обсадная колонна (12) для добычи нефти и газа, содержащая по меньшей мере один окружающий песочный фильтр (14) и по меньшей мере одно впускное устройство (10), способное регулировать и направлять поток флюида в эксплуатационную обсадную колонну, отличающаяся тем,что впускное устройство (10) выполнено в виде несколько камер (20, 22, 24), между которыми расположены приточные каналы (20 а, 22 а, 22b), включая предкамеру (20) для потока флюида, поступающего из песочного фильтра (14), промежуточную клапанную камеру (22) для потока флюида, поступающего из предкамеры (20), и автоматического перекрытия поступления газа в эксплуатационную обсадную колонну (12) в случае прорыва газа, при этом клапанная камера (22) снабжена несколькими клапанами (30) по одному или нескольким из пп.1-6, и заднюю камеру (24) для потока флюида, поступающего из клапанной камеры (22), и регулирования и направления потока флюида в эксплуатационную обсадную колонну(12). 8. Эксплуатационная обсадная колонна по п.7, отличающаяся тем, что клапанная камера (22) имеет несколько поддерживающих колец (19), прикрепленных к эксплуатационной обсадной колонне, при этом между упомянутыми поддерживающими кольцами (19) равномерно по окружности эксплуатационной обсадной колонны (12) на удалении друг от друга расположено несколько упомянутых клапанов (30),установленных внутри окружающего корпуса (18). 9. Эксплуатационная обсадная колонна по п.8, отличающаяся тем, что поддерживающие кольца (19) образуют два полных кольца, которые прикреплены к эксплуатационной обсадной колонне, полностью герметизированы и служат для направления потока флюида и удержания между ними клапанов (30). 10. Эксплуатационная обсадная колонна по п.9, отличающаяся тем, что в первом поддерживающем кольце и во втором поддерживающем кольце выполнены каналы, через которые флюид поступает в заднюю камеру (24). 11. Эксплуатационная обсадная колонна по п.7, отличающаяся тем, что предкамера имеет пробку(50), саморазрушающуюся при для кислотной обработке, способную открываться при добыче газа после добычи всей доступной нефти. 12. Эксплуатационная обсадная колонна по п.7, отличающаяся тем, что предкамера имеет однонаправленный клапан (52), способный открываться для глушения скважины со стороны пласта. 13. Эксплуатационная обсадная колонна по п.7, отличающаяся тем, что задняя камера служит для направления потока флюида в эксплуатационную обсадную колонну через фильтр для глушения. 14. Эксплуатационная обсадная колонна по п.7, отличающаяся тем, что снабжена автоматическим клапаном перекрытия воды.

МПК / Метки

МПК: F16K 17/34, E21B 34/08, E21B 43/08

Метки: эксплуатационная, колонна, клапан, газовым, насосно-компрессорная, газовый, клапаном

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/8-15218-gazovyjj-klapan-i-ekspluatacionnaya-nasosno-kompressornaya-kolonna-s-gazovym-klapanom.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Газовый клапан и эксплуатационная насосно-компрессорная колонна с газовым клапаном</a>

Похожие патенты