Модернизация оборудования (клапана отсекателя) для предотвращения открытых фонтанов-Курсовая работа

Рассчитать основные параметры скважинного клапана- отсекателя с наружным диаметром корпуса 58 мм, внутренним 46 мм, и рабочим давлением 50 МПа.
Скважинные клапаны - отсекатели служат для перекрытия прохода колонны подъемных труб при нарушении заданного режима работы скважины, пожаре на устье скважины и разгерметизации устьевого оборудования.
Клапаны - отсекатели вместе с замками при помощи набора инструментов канатной техники спускаются в скважину, устанавливаются в посадочном ниппеле, спущенном в скважину в составе колонны подъемных труб, и фиксируются в нем при помощи замка. При нормальном режиме работы скважины клапаны - отсекатели находится в открытом положении, и автоматически закрываются в случаях, указанных выше.
Клапаны - отсекатели, применяемые в комплексах КУСА, КОУК, КПГ, КПП, КСГ, 1КСГ, имеют тарельчатый или шаровой запорный орган для перекрытия потока продукции в подъемных трубах.
Клапаны - отсекатели с тарельчатым запорным органом в качестве запорного элемента имеют тарелку (хлопушку), установленную на оси в кожухе клапана и прижимаемую к клапана пружиной кручения.
Клапан - отсекатель пласта также должен позволять выполнять все необходимые в период эксплуатации скважины технологические процессы, например кислотную обработку пласта, его гидроразрыв или смену насосного или фонтанного оборудования и т. п.

Виды клапанов – отсекателей


Клапаны- отсекатели, применяемые в комплексах КУСА, КОУК, КПГ, КИП, КСГ, 1КСГ, имеют тарельчатый или шаровой запорный орган для перекрытия потока продукции в подъемных трубах.
Клапаны- отсекатели с тарельчатым запорным органом в качестве запорного элемента имеют тарелку (хлопушку), установленную на оси в кожухе клапана и прижимаемую к седлу клапана пружиной кручения.
Тарельчатый запорный орган имеют клапаны типов КАУ-89-350, применяемые в комплексах типов КУСА и КАУ1-89-70, КАУ1-89-70К2 и КАУ1-114-70, и также КОУК.
Клапан КАУ-89-350 спускается в скважину вместе с замком типа 13К или ЗНЦВ при помощи набора инструментов канатной техники, имеющего в своем составе спускной инструмент типа ИС со штоком в сборе.
Спускной инструмент устанавливается внутри ловильной шейки замка на срезных винтах, и шток отжимает тарелку клапана, открывая его.
После установки клапана и фиксации его замком в посадочном ниппеле при извлечении спускного инструмента клапан закрывается.
Уплотнения клапана- отсекателя и замка в посадочном ниппеле образуют герметичную камеру у отверстия ниппеля, к которому через трубку управления со станции управления подводится рабочий агент.
При подаче рабочего агента через трубку управления под давлением он поступает через отверстие клапана- отсекателя под поршень. Поршень перемещается вниз, сжимая пружину, и открывает уравнительный клапан, образованный толкателем и упором, и скважинная среда через отверстие поступает в клапан.
Тарелка клапана открывается толкателем при дальнейшем движении поршня вниз после выравнивания давления над и под тарелкой. Далее, толкатель входит в кожух и уплотняется кольцом . В результате этого открывается доступ скважинной среде через отверстие.
Клапан- отсекатель закрывается при снятии давления в трубке управления и возвращении поршня с толкателем вверх под воздействием пружины. При ходе толкателя вверх тарелка клапана освобождается и захлопывается под воздействием пружины.
Клапан- отсекатель с замком извлекается также посредством набора инструментов канатной техники, имеющего в составе инструмент подъема замка типа ИПЗ со штоком в сборе.
Клапан- отсекатель извлекается после того, как его тарелка откроется, и будет удерживаться в открытом положении штоком инструмента подъема замка.

Клапаны-отсекатели с шаровым запорным органом типов КАУ-73-500, КАУ-89-50К2, КАУ-М-114-70, КАУ-114-35КЗ, КАУ-89-70, КАУ-89-70К2 и клапаны- отсекатели типа КА в качестве запорного органа имеют шар, связанный со своим седлом двумя плечами, а с кожухом клапана — эксцентрично расположенными штифтами.
В результате такой кинематической связи при движении седла вверх или вниз шар поворачивается, и клапан открывается или закрывается.
Клапаны-отсекатели КАУ-89-70, КАУ-89-70К2, КАУ-89-50К2, КАУ-М-114-70 и КАУ-114-35КЗ применяются в комплексах типа КОУК.
Открытый клапан - отсекатель вместе с замком типа ЗНЦВБ спускается в скважину и устанавливается в посадочном ниппеле при помощи набора инструментов канатной техники со спускным инструментом типов ИС, собранным вместе со штоком (для всех, кроме КАУ-114-35КЗ), и 2ИС также со штоком в сборе (для КАУ-114-35КЗ).

По результатам патентно-информационного поиска установлено, что наиболее перспективным является патент № 1348503.
Цель изобретения – повышение надежности работы клапана. Он садержит корпус 1, седло 2, тарельчатый запорный орган 3, установленным в зазоре корпуса 1. При увелечении расхода флюида в скважене запорный орган 3 выходит из зацепления с фиксатором 4 и перекрывает седло 2.


Рисунок 1. Скважинный клапан – отсекатель: 1-Корпус. 2- седло. 3-запорный оргон. 4-фиксатор открытого положения. 5-диафрагма 6-пластинчатая пружина. 7-вазвратная пружина. 8-ось запорного органа. 9-продольные каналы. 10-зазор. 11-посадочный поясок. 12-кранштейн. 13-гайка. 14-винт. 15-полость. 16-увелечение бокового отверстия.

В данной курсовой работе мы определим критическое давление на тарельчатый запорный орган 3и седло 2. (рисунок 3.) Также определим давление НКТ на планшайбу устьевого оборудования.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и предназначено для пе¬рекрытия ствола скважины с целью пред¬отвращения открытого фонтанирования при нарушении герметичности устья и про¬ведении ремонта надземного и подземного оборудования.
Известен скважинный клапан - отсекатель, содержащий корпус с ниппелем, внут¬ри которого установлен привод, выполненный в виде камеры,

заполненной газом, и штока с седлом, кулачки и разме¬щенную на корпусе ступенчатую втулку с радиальными каналами в нижней части.
Недостатком указанного клапана явля¬ется низкая надежность его работы, обус¬ловленная значительным усилием - столба жидкости, имеющимся над клапанным про¬странством, возникающим при съеме клапана - отсекателя из посадочного ниппеля.

Скважинный клапан – отсекатель, содержащий корпус с седлом и радиальными каналами, внутри кото¬рого установлены затвор, выполнен-ный в виде шара, привод, выполнен¬ный в виде камеры, заполненной сжа-тым газом и штока, отличаю¬щийся тем, что, с целью повышения надежности его работы за счет уменьшения усилия, съема затвора, он снабжен жестко связанным с нижним кон¬цом штока дополнительным седлом, а в нижней части штока выполнены про¬дольные каналы для сообщения прост¬ранств над и под затвором, причем последний свободно установлен на штоке.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и предназначено для перекрытия ствола скважин и с целью предотвращения открытого фонтанирования при нарушении герметичности устья и проведения ремонта надземного и подземного оборудования.
Известен скважинный клапан - отсекатель, содержащий пакер с обратным клапаном, корпус с седлом и ради¬альными каналами, внутри которого установлен привод, выполненный в виде камеры, заполненной сжатым га¬зом, и штока 10 .
Наиболее близким к изобретению является скважинный клапан - отсекатель, содержащий корпус с седлом и радиальными каналами, внутри кото¬рого установлены затвор, выполненный в виде шара, привод, выполненный в виде камеры, заполненной сжатым газом 1, и штока 10.

Рисунок 2. Клапан в открытом положении.

На рис. 1 изображен скважинный клапан - отсекатель в открытом положении, общий вид, на рис. 4 - то же, в закрытом положении, на рис. 5 - то же, в момент выравнивания давле¬ния над и под затвором.
Скважинный клапан - отсекатель со¬держит корпус 4 с ниппелем 5 в верх¬ней части, внутри корпуса 4 установ¬лен привод, выполненный в виде камеры 1, заполненной сжатым газом, и штока 10. В корпусе 4 установлено седло 8 а, нижний конец штока 10 связан с дополнительным седлом 2. На штоке 10 свободно установлен затвор 3, выполненный в виде шара. В нижней части штока 10 выполнены продольные каналы 12 для сообщения пространств над и под затвором. Для герметичной установки клапана в скважине на корпусе 4 установлены уплотнения 9. Переводником 7 клапан соединяется с замком для фикса¬ции его в ниппеле, установленном выше пакера в скважине.
Наконечник 6 предохраняет затвор 3 от непредвиденных препятствий и создаёт удобства для его установ¬ки в ниппель. В корпусе 4 выполне¬ны радиальные каналы 13 .
Принцип работы клапана – отсекателя:

Перед спуском клапана в скважину камера 1 заряжается на расчетное давление сжатым газом в зависимости от глубины установки, потом спуска¬ют клапан в скважину и устанавли¬вают в ниппеле выше пакера. Под действием гидростатического давления скважинной жидкости сильфон сжима¬ется, двигая шток 10 вверх, при этом затвор 3 одновременно закрывает седла 8 и 2, предотвращая откры¬тое фонтанирование скважины.
После спуска скважины в работу, т.е. включения насоса, давление на глубине установки клапана снижается. При этом под действием сжатого газа

в камере 1 сильфон со штоком 10 перёмещается вниз и открывает седло 2, происходит выравнивание давления над и под затвором 3 через продольные каналы 12, после чего открывает седло 8, обеспечивая поступление жидкости из пласта в надклапанное пространство. В случае остановки скважины и повышения давления жид¬кости сильфон сжимается, шток 10 перемещается вверх и закрывает клапан, предотвращая фонтанирование скважины.
Таким образом, скважинный клапан - отсекатель позволяет сократить расходы на ремонт скважины, повысить коэффициент эксплуатации их и увеличить добычу нефти из них.