UA82404C2

UA82404C2 - Controlled throttle

Info

Publication number: UA82404C2
Application number: UAA200604452A
Authority: UA
Inventors: Михаил Михайлович Лях; Андрей Васильевич Иващенко; Иван Николаевич Купер; Василий Трифонович Иващенко
Original assignee: Ивано-Франковский национальный технический университет нефти и газа
Priority date: 2006-04-20
Filing date: 2006-04-20
Publication date: 2008-04-10

Abstract

Controlled throttle relates to the field of oil-gas production, in particular to means intended for control and setting mode of operation of gusher and gaslift wells. Design of throttle with hollow throttle ring arranged with several profile channels and convex outer surface conjugated with guide of support disc in concave shape arranged with opening, for instance in elliptical shape, proposed makes it possible to provide in process of operation of the throttle to provide wide range of smooth reliable stepless throttling of product flow at outlet line of well and to decrease hydro-abrasive wear of inlet and through channels of the throttle.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Винахід відноситься до нафтогазовидобування, а саме, до регулювання і встановлення режиму роботи 2 фонтанних і газліфтних нафтових і газових свердловин з допомогою дросельних пристроїв.The invention relates to oil and gas production, namely, to the regulation and establishment of the operating mode of 2 fountain and gas lift oil and gas wells with the help of throttle devices.

Відомий регульований дросель, в якому регулювання на вихідній лінії свердловини її дебіту проводиться шляхом дроселювання потоку продукції за рахунок змінювання площі перерізу кільцевого отвору між конусним наконечником і насадкою при осьовому переміщенню шпинделя з наконечником (Костриба І.В.An adjustable throttle is known, in which regulation of the output line of the well is carried out by throttling the product flow due to changing the cross-sectional area of the annular opening between the conical tip and the nozzle during axial movement of the spindle with the tip (Kostryba I.V.

Нафтопромислове обладнання. - Київ. 1996 - 431 с.|. 70 Основним недоліком такої конструкції дроселя є інтенсивне гідроабразивне спрацювання поверхонь наконечника і сідла, внаслідок великих тисків і швидкостей рідини з абразивними домішками, що витікає через кільцевий отвір. Це потребує частої заміни наконечника і сідла, оскільки спрацьовані елементи дестабілізують режим роботи свердловини.Oil industry equipment. - Kyiv. 1996 - 431 p.|. 70 The main disadvantage of this design of the throttle is the intensive hydroabrasive action of the tip and seat surfaces due to high pressures and velocities of liquid with abrasive impurities flowing through the annular hole. This requires frequent replacement of the tip and saddle, as activated elements destabilize the well's operating mode.

Найбільш близьким за технічною суттю є регульований штуцер, що складається із вхідного, вихідного і 12 штуціруючого дисків з відповідними каналами. Штуціруючий диск з'єднаний зі штоком розміщений в котушці, а вхідний і вихідний диски утворюють з штуціруючим диском камери для проходження рідини ІА. С. СССРThe closest in terms of technical essence is an adjustable fitting consisting of an inlet, an outlet and 12 fitting discs with corresponding channels. The connecting disk connected to the rod is placed in the coil, and the input and output disks form with the connecting disk chambers for the passage of the liquid IA. S. USSR

Мо956763, кл. Е21843/12, опубл. 07.09.82, БН Мо33).Mo956763, cl. E21843/12, publ. 07.09.82, BN Mo33).

Основними недоліками такої конструкції штуцера є наступні: - дроселювання потоку продукції здійснюється тільки за рахунок гідравлічного опору шляхом зміни напрямку потоку; - при проходженні рідини між штуціруючим диском і котушкою відбувається інтенсивне гідроабразивне спрацювання стінок диска і котушки під дією великих швидкостей і тисків рідини, насиченої абразивними домішками; - при редуцююванні тиску парафінистих нафт дана конструкція є непрацездатною, оскільки при завихреннях с потоку буде інтенсивне відкладання парафіну на всіх контактуючих поверхнях; ге) - при великих перепадах тисків дана конструкція буде непрацездатною, оскільки ущільнюючі елементи між штуціруючим диском і котушкою не зможуть виконувати функцію герметизатора.The main disadvantages of this design of the fitting are the following: - throttling of the flow of products is carried out only due to hydraulic resistance by changing the direction of the flow; - when the fluid passes between the jointing disk and the coil, intensive hydroabrasive action of the walls of the disk and coil occurs under the action of high speeds and pressures of liquid saturated with abrasive impurities; - when reducing the pressure of paraffinic oils, this design is inoperable, since there will be intense deposition of paraffin on all contacting surfaces during vortices from the flow; g) - with large pressure drops, this design will be inoperable, since the sealing elements between the connecting disk and the coil will not be able to perform the function of a seal.

В основу винаходу поставлена задача забезпечення широкого діапазону плавного надійного безступінчастого дроселювання потоку продукції на вихідній лінії свердловини, а отже регулювання її дебіту, Я тобто здатність дроселя при певних умовах перетворювати вхідну величину в потрібну вихідну величину при «3 забезпеченні чіткої відповідності залежної вихідної величини від незалежної вхідної а також підвищення роботоздатності дроселя і ефективності його використання, виходячи із вимог експлуатації, шляхом нових ч конструктивних рішень. сThe invention is based on the task of ensuring a wide range of smooth, reliable, stepless throttling of the production flow on the output line of the well, and therefore regulating its flow rate, i.e., the ability of the throttle under certain conditions to transform the input value into the required output value while "3 ensuring a clear correspondence between the dependent output value and the independent input, as well as increasing the performance of the throttle and the efficiency of its use, based on operational requirements, through new and constructive solutions. with

Поставлена задача вирішується тим, що у відомому регульованому штуцері, що складається із вхідного і вихідного дисків з каналами, між якими встановлений дросельний диск з каналом з утворенням камери для со проходження рідини, з можливістю диска обертатися відносно власної осі, згідно з винаходом, регульований дросель містить порожнисте дросельне кільце, зовнішня поверхня якого є опуклою, в кільці виконані декілька наскрізних профільних каналів, а в спряженому з кільцем упорному диску виконані напрямна опуклої форми і « отвір певної геометричної форми, наприклад, еліптичний, при цьому площина, яка проходить через осі 50 профільних каналів, перпендикулярна до осі обертання дросельного кільця. т с Виконання зовнішньої поверхні дросельного кільця і напрямної упорного диска опукло-увігнутими забезпечує з» герметичність контакту їх спряжених поверхонь, а відповідно і зменшується гідроабразивне спрацювання вхідного і прохідного каналів дроселя в цілому при роботі в умовах великих тисків і швидкостей рідини, і наявності у продукції свердловини абразивних домішок.The problem is solved by the fact that in a known adjustable fitting, consisting of inlet and outlet discs with channels, between which a throttle disc with a channel forming a chamber for the passage of liquid is installed, with the ability of the disc to rotate relative to its own axis, according to the invention, an adjustable throttle contains a hollow throttle ring, the outer surface of which is convex, several cross-profile channels are made in the ring, and a guide of a convex shape and a "hole of a certain geometric shape, for example, elliptical, and a plane that passes through the axes 50 profile channels, perpendicular to the axis of rotation of the throttle ring. t c The convex-concave design of the outer surface of the throttle ring and the guide thrust disc ensures the tightness of the contact of their mating surfaces, and accordingly, the water-abrasive operation of the inlet and passage channels of the throttle as a whole is reduced when working under conditions of high pressures and liquid velocities, and the presence of products wells of abrasive impurities.

Профільні канали змінних розмірів дросельного кільця і еліптичний отвір в упорному диску, велика вісь со якого може бути перпендикулярною до осі профільного наскрізного каналу, при обертанні кільця забезпечує ко широкий діапазон плавного надійного безступінчастого дроселювання потоку продукції на вихідній лінії свердловини шляхом зміни площі прохідного отвору, утворюваного спряженими поверхнями кільця і диска. пи Декілька профільних каналів на дросельному кільці дозволить збільшити ресурс роботи дроселя. При о 20 спрацюванні одного із каналів, можна задіяти інший канал. Навіть спрацьованими каналами і отвором в упорному диску можна регулювати пропускну здатність дроселя. їз» Співвісність вісі струменя з віссю вихідної лінії свердловини зменшує гідравлічний опір прийомного каналу вихідної лінії за рахунок зменшення швидкості рідини в перерізах зворотного потоку.Profile channels of variable sizes of the throttle ring and an elliptical hole in the thrust disk, the major axis of which can be perpendicular to the axis of the through-profile channel, when the ring rotates, provides a wide range of smooth, reliable, stepless throttling of the product flow on the output line of the well by changing the area of the through hole formed conjugate surfaces of the ring and disk. п Several profile channels on the throttle ring will increase the life of the throttle. When one of the channels is triggered, another channel can be activated. Even with activated channels and a hole in the thrust disc, it is possible to adjust the throughput of the throttle. The alignment of the jet axis with the axis of the output line of the well reduces the hydraulic resistance of the receiving channel of the output line due to the reduction of the fluid velocity in the cross-sections of the return flow.

На фіг.1 зображений загальний вигляд регульованого дроселя; на фіг.2 зображений переріз А-А на фіг.1; на 29 фіг.3,4 зображене дросельне кільце. о Дросель містить корпус 1, дросельне кільце 2 з профільними наскрізними каналами 3, гайку 4, яка притискає кільце 2 до упорного диску 5, в якому виконаний отвір 6, що є еліптичним. Дросельне кільце 2 і упорний диск 5 ко встановлені так, що велика вісь еліптичного отвору 6 і вісь профільного наскрізного каналу З є мимобіжними в просторі. Зовнішня поверхня порожнистого дросельного кільця 2 і напрямна упорного диску 5 виконані опуклими, 60 що забезпечує герметичність їх спряжених поверхонь. Гайка 4 і упорний диск 5 є опорами дросельного кільця 2.Fig. 1 shows the general view of the adjustable choke; Fig. 2 shows the cross-section AA in Fig. 1; on Fig. 29, 3, 4 shows a throttle ring. o The throttle includes a body 1, a throttle ring 2 with profile through channels 3, a nut 4, which presses the ring 2 to a thrust disk 5, in which a hole 6 is made, which is elliptical. Throttle ring 2 and thrust disc 5 are installed so that the major axis of the elliptical opening 6 and the axis of the profiled through channel C are transient in space. The outer surface of the hollow throttle ring 2 and the guide of the thrust disc 5 are convex, 60, which ensures the tightness of their mating surfaces. The nut 4 and thrust disk 5 are supports of the throttle ring 2.

Дросельне кільце з'єднано з валиком 7 за принципом кулачково-дискової муфти. Валик 7 закінчується квадратним перерізом для під'єднання до нього обертальних пристроїв. На валику 7 закріплений показчик 8 ступеня дроселювання потоку продукції свердловини (на фігурах не показано). Герметичність дроселя забезпечується ущільненнями 9 і 10. бо Регульований дросель працює наступним чином. На викидних лініях після запірних пристроїв для регулювання режиму роботи свердловини ставлять регульований дросель, який затискується між фланцями на викидній лінії арматури за допомогою шпильок.The throttle ring is connected to the roller 7 according to the cam-disc coupling principle. Roller 7 ends with a square section for connecting rotary devices to it. The indicator 8 of the degree of throttling of the well production flow is fixed on the roller 7 (not shown in the figures). The tightness of the throttle is ensured by seals 9 and 10. Because the adjustable throttle works as follows. An adjustable throttle is placed on the discharge lines after the shut-off devices to regulate the well operation mode, which is clamped between the flanges on the discharge line of the armature with the help of pins.

Дроселювання потоку продукції здійснюється шляхом зміни площі прохідного отвору, утворюваного профільним каналом З дросельного кільця 2 і еліптичним отвором 6 упорного диску 5. Дросельне кільце при обертанні перекриває частину еліптичного отвору 6 упорного диску 5, а показчик 8 засвідчує величину площі прохідного отвору.Throttling of the product flow is carried out by changing the area of the through hole formed by the profile channel C of the throttle ring 2 and the elliptical hole 6 of the thrust disc 5. The throttle ring, when rotating, covers part of the elliptical hole 6 of the thrust disc 5, and indicator 8 indicates the size of the through hole area.

Процес формування струменя рідини у вихідній лінії свердловини, її дебіт, визначається розмірами і конфігурацією прохідного отвору, утворюваного профільним каналом З дросельного кільця 2 і отвором 6 упорного диску 5. Площу прохідного отвору регульованого дроселя підбирають у процесі гідродинамічного дослідження свердловини.The process of formation of a jet of liquid in the output line of the well, its flow rate, is determined by the dimensions and configuration of the through hole formed by the profile channel C of the choke ring 2 and the hole 6 of the thrust disc 5. The area of the through hole of the adjustable choke is selected in the process of hydrodynamic research of the well.

70 Режим роботи свердловини змінюють, змінюючи площу прохідного отвору для пропускання рідини, тобто змінюють гирловий тиск.70 The mode of operation of the well is changed by changing the area of the passage hole for the passage of liquid, that is, by changing the mouth pressure.

Після зміни площі прохідного отвору свердловину витримують певний час для стабілізації режиму, ознаками якого є сталість дебіту, тисків вибійного і затрубного.After changing the area of the through hole, the well is kept for a certain time to stabilize the regime, the signs of which are the constancy of flow rate, downhole and annulus pressures.

Claims

Formula of the invention Adjustable throttle consisting of input and output disks with channels, between which a disk with a channel is installed with the possibility of rotation relative to its own axis, which is distinguished by the fact that it contains a hollow throttle ring, the outer surface of which is convex, several through-profile profiles are made in the ring channels, and in the thrust disk connected to the ring, guides of a concave shape and an opening of a certain geometric shape, for example elliptical, are made, while the plane that passes through the axes of the profile channels is perpendicular to the axis of rotation of the throttle ring. s 7 o o s Zo so

- and? so ko o ko 60 b5