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

Моментальное закрытие и открытие клапанов при периодическом газлифте часто обеспечивается пилотными клапанами. Рассмотрим клапан Мэлла типа WMF-12 (шифр 112122). Если главный клапан закрыт, пилотный клапан / (рис. 2.4-23) будет находиться под воздействием давления в подъемных трубах (Ртр), действующего на площадь 5ш. п. кл (2), и давления в обсадной колонне Рк, воздействующего через впускные отверстия 3 на эффективную площадь (5кол-5ш.п.кл), где 5кол -

Рис. 2.4-23. Газлифтный клапан Мэрла моментального действия типа WM.F-12

Рис. 2.4-24.

Газлифтный клапан типа CR фирмы Гиберсона

---А

Рис. 2.4-25.

Газлифтный клапан, позволяющий осуществлять заполнение колпака газом (заряжать его) в скважине (Фор-зит, 1964)

площадь поперечного сечения колпака. Сильфон 4 заполнен жидкостью (сравни параграф 2.4-3, п. а.З). Принцип действия пилотного клапана такой же, как и клапана, показанного на рис. 2.4-7. Пилотный клапан откроется в том случае, если алгебраическая сумма сил, действующих на него из подъемных труб и обсадной колонны, превысит силы давления в сильфоне. Если пилотный клапан открыт, давление в обсадной

колонне, передаваемое через отверстие 2, будет действовать на верхнюю поверхность главного клапана 5. Под действием равнодействующей силы главный клапан откроется, в результате чего нагнетаемый газ будет проникать в подъемные трубы через входные отверстия 7 и отверстие 6. Как только давление в обсадной колонне упадет до величины, равной давлению в сильфоне, пилотный клапан закроется. Газ при давлении ркл будет входить в подъемные трубы через выходное отверстие штока главного клапана, в результате чего давление в пространстве 8 будет падать до величины ртр. В этом случае под действием пружины 9 главный клапан закроется.

Отметим, что при периодическом газлифте преимущество использования основных клапанов с установкой вспомогательных заключается в том, что в уравнении открытия клапана не учитывается площадь поперечного сечения обратного клапана. В таком случае клапан работает при более широком изменении давления на него. Если не предусмотрены пилотные клапаны, с увеличением диаметра отверстия 7 будет увеличиваться разница между давлениями открытия и закрытия клапана. При некоторых условиях это может вызвать повышенную подачу газа в подъемные трубы в интервале между открытием и закрытием клапана. Это, в свою очередь, вызовет избыточный расход нагнетаемого газа.

Клапаны моментального действия для периодического газлифта требуются в том случае, где газлифтная установка не обеспечена поверхностным контроллером циклов периодического газлифта. Если контроллер предусмотрен, то можно применять газлифтные клапаны немоментального действия. При этом возможно незначительное увеличение расхода нагнетаемого газа (сравни с параграфом 2.4.5). Клапаны моментального действия не рекомендуются для установок непрерывного газлифта (сравни с параграфом 2.4.3, п. а. 4).

Клапан типа CR фирмы Гиберсон (шифр 111113) оборудован специальным приспособлением для его закрытия и открытия (рис. 2.4-24). Ниже линии А-А устройство этого клапана по существу такое же, как и клапана фирмы Гиберсон типа А (см. рис. 2.4-7). Колпак /, заполняется азотом. В показанном на рисунке положении штанга 3 воздействует на нижний торец клапана 2, но еще не касается его. Верхняя часть штока 5 главного клапана 4 служит как поршень, входящий в пространство 6, заполненное газом при атмосферном давлении. Если давление в обсадной колонне превысит давление в колпаке клапана, главный клапан 2 переместится вверх. Для этого последнего положения мы можем написать

РкАРтрш.г.ил.

где Д5 -площадь 5ш. г. кл поперечного сечения отверстия 7 минус эффективная площадь поперечного сечения ниже сильфона. Видоизменяя приведенное уравнение, получим

РК 5шГ.КЛ (2.4-30)

т. е, как бы давление в обсадной колонне ни превышало давление в колпаке, отношение давления открытия клапана к давлению в подъемных трубах зависит исключительно от особенностей конструкции клапана и не зависит от давления в обсадной колонне. Клапан неизменно закроется при давлении, равном давлению в колпаке. Значительное преимущество клапана типа CR состоит в том, что даже если высота столба жидкости А, которая должна подниматься на поверхность, изменяется в данной скважине, то отношение Рк/ртр, определяющее скорость подъема жидкости, сохраняется постоянной. Изменение давления Рк в обсадной колонне, вызываемое погрешностями в конструкции или изменениями параметров скважины, вряд ли будет влиять на оптимальное количество нагнетаемого газа.

Клапан шифра 211113 можно заряжать газом в скважине (Фор-зит, 1964). Конструкция клапана ниже линии А - А (рис. 2.4-25) по существу такая же, как и соответствующая часть клапана фирмы Ги-берсон типа А (см. рис. 2.4-7). Выше колпака / имеется небольшая камера 2. Стенка, разделяющая две камеры, имеет два отверстия, закрываемые игольчатыми клапанами. Верхний из них открывается при перепаде давления 0,14 МПа, нижний -при перепаде давления около 0,7 МПа. В состоянии равновесия колпак находится под действием окружающего давления (например давления в обсадной колонне). Фильтр 3 не препятствует входу или выходу газа. Клапан устанавливается в скважину с баллоном, не заправленным азотом. На данной глубине установки клапана камера / заполняется газом до давления, равного давлению в обсадной колонне минус 0,7 МПа. Если окружающее давление падает до значения, меньшего на 0,14 МПа, чем давление в колпаке 7, газ из колпака будет поступать в камеру 2. Давление в колпаке не изменится до тех пор, пока окружающее давление будет меньше, чем (ркл-0,14) МПа, или больше, чем (Ркл + 0,7) МПа. Этот предел разницы давлений, равный 0,84 МПа, достаточен, чтобы заставить клапан «работать», например, подобно клапану типа А фирмы Гиберсон. Такая конструкция клапана имеет следующие преимущества: 1) колпак заполняется газом до требуемого рабочего давления на действительной глубине его установки; на давление заполнения колпака не влияют погрешности измерения; 2) давление в колпаке может изменяться без извлечения клапана, если требуется изменить рабочие условия.

а. 2) Газлифтные клапаны с металлическими с и л ь-фонами и другие типы клапанов. Рассмотренные клапаны с металлическими сильфонами имеют некоторые недостатки: 1) в спиралях витков сильфона может отложиться грязь, препятствующая его движению (клапан не будет открываться или закрываться, когда необходимо); 2) если скважина заполнена жидкостью, результирующее давление снаружи клапана может оказаться вполне достаточным, чтобы деформировать сильфон.

В клапане конструкции Гарретта (шифр 211123), показанном на рис. 2.4-26, а, в, г давление в колпаке воздействует на наружную поверхность сильфона. Шток клапана / имеет полость, заполненную высоковязким машинным маслом. Пространство между сильфоном и на-