1

18. SUPAPE DE GAZ - LIFT

18.1. SUPAPE NTREBUINATE LA ERUPIA ARTIFICIAL CONTINU

1.Supape cu burduf Supapele cele mai ntrebuinate la erupia artificial continu sunt de tipul cu burduf, acionate de presiunea din coloana sondei ( fig.1). Burduful acestor supape ( practic burduful i domul supapei ) este ncrcat cu azot, un gaz inert i cu caracteristici bine determinate. Fora de nchidere a acestor supape este dat de presiunea din burduf Pbt , sau de o combinaie burduf cu presiune i arc. Aceste supape mai sunt prevzute la partea inferioar cu o supap de reinere ( fig. 5) care mpiedic trecerea lichidului din evile de extracie n coloan. Cunoscnd dimensiunile elementelor constructive ale supapelor i presiunilor Pbt i Pt, funcionarea acestora rmne controlat doar de doi parametrii : presiunea de deschidere i presiunea de nchidere.

Fig. 1 Supapele obinuite au pentru o anumit valoare a lui Ab diferite valori Av. De asemenea, diferena ntre Pdesch i Pnch este este cu att mai mare cu ct presiunea n evile

2

de extracie Pt este mai mic. n literatura de specialitate, diferena dintre presiunea de deschidere i presiunea de nchidere a unei supape poart denumirea de valve spread. Supapele cu burduf caracterizate prin existena unei Pdesch > Pnch se numesc supape neechilibrate. La deschiderea acestor supape, atunci cnd sunt nchise, contribuie att presiunea din coloan care acioneaz pe suprafaa (Ab- Ab) ct i cea din evi care acioneaz pe suprafaa Av. La nchidere acestor supape, atunci cnd ele sunt deschise, contribuie numai presiunea din coloan; cnd aceasta scade sub valoarea Pbt supapa se nchide. Pe acelai principiu de lucru funcioneaz i supapele acionate de presiunea din evile de extracie (fig. 2). La deschidere acioneaz presiunea din evi care se exercit pe suprafaa ( Ab Av) i presiunea din coloana care acioneaz pe suprafaa Av.

Fig. 2 nchiderea lor este comandat numai de presiunea din evi. Cnd aceasta scade sub valoarea lui Pbt supapa se nchide. Supapele cu burduf caracterizate prin Pdesch= Pnch se numesc supape echilibrate. n figura 3 este reprezentat schematizat o asemenea supap pe baza unei anologii de funcionare ntre pistonul acionat de presiune i burduful supapei. Principala carecteristic a acestor supape const n faptul c ele nu sunt influenate de presiunea din evile de extracie.

3

Fig. 3 Dup cum se observ pe figura 3 presiunea din coloan acioneaz n permanen pe o suprafa corespunztoare lui Ab n timp ce la supapele neechilibrate presiunea din coloan acioneaz, pentru deschidere pe o suprafa egal cu ( Ab Av).Pentru a ndeplini aceast condiie este necesar ca seciunea tijei supapei s fie i ea egal cu Av. La asemenea supape Pdesch=Pnch=Pbt. O ct de mic scadere a presiunii din coloana sondei atrage dup sine nchiderea supapei. 2. Supape echilibrate cu manon flexibil Aceste supape (fig. 4) de tip Otis sunt total diferite din punct de vedere constructiv de supapele obinuite, fiind de tip concentric i montate ntocmai ca o muf ntre dou buci de eav. Elementul principal a acestor supape este un manon elastic care izoleaz etan domul supapei n care exst o anumit presiune. Manonul elastic mpiedic ptrunderea gazelor n evi cnd supapa este nchis (fig.4,a). Cnd presiunea din coloan depete presiunea existent n domul supapei, manonul elastic sufer o deformaie datorit creia gazele din coloan ptrund n evile de extracie (fig.4,b). Aceast supap fiind echilibrat, nu este influenat de presiunea din evile de extracie, nchizndu-se i deschizndu-se la aceeai presiune. Ea acioneaz ca un orificiu de trecere expandabil al unui regulator de presiune permind s treac debitul de gaze care este injectat n coloan. Principiul orificiului expandabil face ca acest tip de supap s fie ideal pentru erupia artificial continu. n acelai timp poate fi folosit i la erupia artificial intermitent, suprafaa de trecere a gazelor fiind echivalent unui orificiu de diametrul de 1" . La aceste supape Pdesch=Pnch =Pdom. Presiunea din dom depinde de presiunea la care a fost ncrcat acesta la suprafa i de temperatura la care lucreaz supapa n sond. Acest tip de supap este singurul recomandat pentru coloane cu diametrul foarte mic, deoarece diametrul lor exterior nu depete pe cel al mufelor.

4

Fig. 4 3. Supape de reinere Orice supap ntrebuinat la sondele n erupie artificial trebuie s aib la ea ataat o supap de reinere. Rolul acestei supape este s mpiedice trecere fluidului din evile de extracie n coloana sondei. Aceast supap, de fapt, o bil sau o semisfer, poate face corp comun cu supapa propriu-zis sau poate fi ataat la ea prin nfiletare. Uneori supapele de erupie artificial sunt prevzute, pentru siguran, cu dou asemenea supape (fig.5). Este de remarcat c, prin construcia lor, aceste supape de reinere, fixate sub supapa obinuit, nu mpiedic presiunea din evile de extracie s acioneze asupra tijei care comand deschiderea supapei cu burduf. Supapele de reinere intr n funciune datorit : vitezei fluidului care trece pe lng ea i o antreneaz n sus pe scaunul ei, avnd n vedere c este construit dintru-un material uor (ebonit); aciunii unui arc cuplat cu cea a vitezei fluidului; unui element de reinere elastic ca n cazul supapelor cu manon flexibl. n cazul sondelor preluate din foraj noroiul urmeaz s fie nlocuit urmnd drumul evii de extracie coloan. Aceast circulaie devine posibil prin aplicarea unei presiuni n evile de extracie. Astfel ntre evi i coloan apare o presiune diferenial. Aceasta are tendina s provoace trecerea noroiului din evi n coloan deoarece supapele sunt deschise datorit presiunii hidrostatice exercitate n fluidul din sond. Aceast tendin nu se poate materializa deoarece supapele de reinere se nchid imediat datorit vitezei fluidului, protejnd astfel supapele propriu-zise. Prin urmare, supapele de reinere prelungesc durata de funcionare a supapelor obinuite.

5

Fig. 5 De asemenea, n cazul unor operaii de introducere a unor fluide sub presiune n strat, aceste supape mpiedic trecerea acestora n coloan. Utilizarea supapelor de reinere uureaz foarte mult pornirea sondelor, deoarece lichidul venit din strat se acumuleaz numai n evile de extracie. Astfel, la pornirea sondei nu mai este nevoie s se elimine lichidul care s-ar fi acumulat, n caz contrar i n coloan. n plus, este eliminat i pericolul deteriorrii supapelor de ctre nisipul care se poate gsi numai n evile de extracie. Sunt situaii cnd sondele n urma unor tratamente de stimulare, ncep s erup natural cu presiuni mari n evile de extracie deoarece ieirea din sond este duzat. Dac n-ar exista aceste supape de reinere fluidul produs ar ptrunde n coloana sondei. Ca urmare, rezistena acesteia ar slbi att din cauza presiunii mari ct i a aciunii corozive a fluidelor produse de sond. n cazul injeciilor sub presiune n strat trebuie s se in seama ca presiunea diferenial evi de extracie coloan s nu distrug (sfrme) supapele de reinere.