Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 [ 62 ] 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121

вается в том случае, когда ртр или рк будут несколько выше только что установленного значения давления (2,59 МПа). Давление, действующее на площадь поперечного сечения штуцера 5ш. г. кл, перед открытием клапана должно быть равным 0,5 МПа и в весьма приемлемом приближе-

НИИ рк = 2,59 МПа после его открытия. Приращение силы, внезапно действующей на внутренний клапан в процессе его открытия, составит

Afi .Г.КЛ (Рк-Ртр) = 5.7-10- (2,59-0,5) 119.

Под действием этой силы поднимается внутренний клапан до высоты Л, т. е. клапан открывается «мгновенно». При подъеме внутреннего клапана сжимается сильфов. В результате этого с одной стороны возникает натяжение пружины AF„p, а с другой увеличивается давление газа в колпаке на Аркл, что соответствует увеличению силы ДFкл• Внутренний клапан достигнет своего наивысшего возможного положения, т. е. клапан будет полностью открыт, если сила lAf i будет больше, чем сила Ар2=АР„р.+АРк„, возникающая при подъеме клапана в наивысшее положение Л. Если APi<Ap2, то клапан полностью не откроется и его пропускная способность будет меньше, чем при полностью открытом положении.

Пример 2.4-9. Допустим, что 5„оп.кл=6,2 см, а 5ш.г.кл=0,57 см. Примем длину хода штока h равной 3 мм, силу Др2=20 Н (в результате нагрузки сильфона при полном открытии клапана) и АРхл - 47 Н (в результате подъема давления в колпаке при давлении в нем 2,4 МПа). Напишем условие полного открытия клапана. Зависимость Д/1 = 5ш.г.кл(рк-Ртр) показана на рис. 2.4-20 для давления в колпаке 2,4 МПа (прямая /), для давления 2,8 МПа (прямая ) и для давления 3,2 МПа (прямая /). При полном открытии клапана (ркл=2,4 МПа) увеличивается сила AFi до 67 Н. Нанесем прямую, параллельную оси абсцисс, через ординату этой силы. Она пересечет прямую / в точке В. Очевидно, клапан не будет полностью открытым до тех пор, пока давление в подъемных трубах упадет ниже значения на абсциссе в точке В (1,35 МПа). Для граничных давлений 2,8 и 3,2 МПа соотвествующими точками являются точка Б при 1,64 МПа и точка А при 1,9 МПа.

Уменьшение хода й до 1,5 мм или увеличение объема колпака клапана вызовет уменьшение Д/кл. Например, при Ркл=Й,4 МПа граничное давление будет в точке В вместо В. Граничное давление, при котором полностью откроется клапан, имеет, следовательно большее значение.

JF. Н

Рнс.

0 2,5 зр 35 Ртр, МПа

2.4-20. Зависимость значения Д/1=6"ш.г.кл (Рк-пртр) от давления в НГКТ ртл

Этот пример показывает нам, что полное открытие клапана зависит не только от его конструкции, но также от давления в колпаке, а при периодическом газлифте от числа циклов п в сутки. Если число циклов п уменьшается, то давление в подъемных трубах, предшествующее

открытию клапана ртр, будет увеличиваться, вызывая уменьшение AFi. Периодический газлифт требует установки клапанов, которые будут открываться полностью при ожидаемых рабочих условиях. Отметим, что открытие клапана в тестерах часто проверяются только при атмосферном давлении. Если рассматривается мo ментальное открытие клапана, эти условия наиболее благоприятны. Давление в подъемных трубах не влияет на закрытие клапана. Клапан будет закрываться, когда давление в обсадной колонне уменьшится до величины, равной давлению в колпаке (см. параграф 2.4, п.-1а.2). Удержание штока в верхнем положении (клапан полностью открыт) требует избыток силы AFo,r = AF[ -

Пример 2.4-10. В продолжение предыдущего примера допустим, что ркл = =2,4 МПа и ft=3 мм. Тогда, например, при давлении /7тр=1,0 МПа сила AFo.r = = 87-67-20 И. Если давление в обсадной колонне начнет уменьшаться по мере того как столб жидкости поднимается, клапан будет оставаться в верхнем граничном положении до тех пор, пока давление достигнет значения ДРо.г/5кол.кл, т. е. 20/6,2-10-* = = 0,032 МПа в настоящем примере. При дальнейшем падении давления в обсадной колонне шток будет опускаться, а пропускная способность клапана будет уменьшаться. Клапан закроется, когда давление в обсадной колонне упадет до величины, равной давлению в колпаке клапана. Таким образом клапан, показанный на рис. 2.4-7, моментально открывающегося типа.

Однако моментальное открытие клапана не гарантируется приложением только что описанных сил. Шток клапана может подниматься так медленно, что небольшая первоначальная высота его подъема /г сохранится на некоторое время потому, что сопротивление потоку (dunnh) велико. Но это неустановившееся равновесие конечно будет нарушаться при воздействии вибраций. Во время такого преждевременного открытия клапана нагнетаемый газ будет проникать в подъемные трубы, не делая полезной работы.

Моментальное открытие клапана может быть гарантировано несколькими путями. 1. В клапане, показанном на рис. 2.4-7, обратный клапан можно поджать слабой пружиной (на рисунке не показано).

Обратный клапан, следовательно, откроется только тогда, когда давление ниже клапана 4 поднимется до более высокого значения.

2. Моментально открывается клапан типа Мак-Мари (рис. 2.4-21). На рис. 2.4-21, а показан клапан в закрытом положении. С увеличением давления в обсадной колонне поднимается шток •/ до положения, показанного на рис. 2.4-21,6 (клапан закрыт иглой 2). Как только при увеличении давления в обсадной колонне шток поднимется выше граничного положения, зависящего от силы, возникающей в пружине 5, внут-

Рис. 2.4-21. Клапан типа Мак-Мари

Рис. 2.4-22. Магнитный клапан Силаша моментального действия

ренний клапан переместится в положение, показанное на рис. 2.4-21, е.

В газлифтном клапане Силаша (шифр 111123, рис. 2.4-22) моментальное закрытие клапана обеспечивается постоянным магнитом /, установленным в колпаке (Силаш, 1962). Под действием магнита кожух цилиндра 2, закрепленного на штоке, переместится вниз в том случае, когда давление в обсадной колонне уменьшится до величины,, равной давлению закрытия клапана. Силу, необходимую для отрыва цилиндра от магнита, можно установить, регулируя воздушный зазор: