СКВАЖИННЫЙ КЛАПАН-ОТСЕКАТЕЛЬ Российский патент 1994 года по МПК E21B34/06 

Изобретение относится к нефтяной промышленности, а именно к устройствам для эксплуатации нефтяных и газовых скважин, и может быть использовано для герметичного перекрытия ствола скважины при проведении ремонтных работ.

Известен клапан-отсекатель, содержащий корпус с перегородкой, внутри которого установлен шток с осевым каналом, затвор, привод в виде сильфонных блоков, дополнительный затвор, толкатели.

Недостатком известного клапана-отсекателя является низкая надежность из-за наличия сильфонов. Управление данным клапаном осуществляется за счет действия статического уровня жидкости, который может меняться и привести к незакрытию клапана. Клапан-отсекатель сложен в изготовлении.

Цель изобретения - повышение надежности перекрытия скважины.

Цель достигается тем, что запорный узел выполнен в виде пары дисков с равным количеством соосных каналов, причем верхний диск жестко закреплен в корпусе и каждый его канал снабжен обратным клапаном, нижний диск установлен с возможностью поворота вокруг своей оси на угол, позволяющий совмещать каналы обоих дисков. Механизм управления запорным узлом состоит из цилиндра с поршнем, установленным на верхнем диске, и подпружиненного штока со сквозным осевым каналом. При этом установленный соосно дискам шток взаимодействует с поршнем и кинематически связан с дисками.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, вид спереди; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Скважинный клапан-отсекатель состоит из корпуса 1, внутри которого установлены диск 2, закрепленный, например, штифтом 3, диск 4. В дисках 2 и 4 выполнены соосные каналы 5, в каналах 5 диска 2 установлены обратные клапаны 6. Прижатие дисков 2 и 4 осуществляется узлом 7 регулирования осевых усилий. В корпусе 1 также размещен механизм управления запорным узлом, состоящий из цилиндра 8 с поршнем 9, закрепленного на верхнем диске 2 и снабженного противоразворотным устройством, например хвостовиком 10, штока 11 с осевым каналом 12 и возвратной пружиной 13 с регулирующим винтом 14, размещенных в корпусе 15. Шток 11 имеет винтовую нарезку 16, соответственно которой выполнен ответный выступ на диске 4 (не показан), и связан с поршнем 9, например, посредством кулачкового зацепления 17 с наклонным зубом. С обеих сторон механизм управления защищен эластичными средоразделителями 18, заполненными, например, маслом и защищенными кожухами 19. Для расширения технологических возможностей клапана-отсекателя один из его каналов 6 может быть заменен промывочным клапаном 20.

Работа скважинного клапана-отсекателя осуществляется следующим образом.

Устройство спускают в скважину в открытом состоянии и устанавливают на пакере. Освоение скважины осуществляется обычным способом, и скважина вводится в эксплуатацию, при этом клапаны 6 не препятствуют движению флюида. При возникновении необходимости перекрытия скважины в надклапанном пространстве создают определенное избыточное давление, клапаны 6 закрываются. Под действием избыточного давления происходит перемещение поршня 9 и связанного с ним штока 11 вниз, который в свою очередь проворачивает нижний диск 4 на определенный угол, перекрывая тем самым каналы запорного узла клапана-отсекателя. При этом происходит частичная разгрузка усилий прижатия дисков 2 и 4 за счет узла регулирования 7. Осевое перемещение штока 11 без проворота достигается за счет хвостовика 10, поршня 9 и кулачкового зацепления 17, а переток масла из полостей одного упругого средоразделителя в другой осуществляется по осевому каналу 12. После сброса давления на устье скважины пружина 13 возвращает шток 11 в исходное положение с проворотом его относительно диска 4 из-за того, что сила трения между дисками больше, чем в паре шток-диск, и относительно поршня 9 за счет косой нагрузки зуба кулачкового зацепления 17. Клапан закрыт.

Открытие клапана-отсекателя осуществляется повторным созданием избыточного давления над ним, при этом поршень 9 и шток 11 вновь проворачивают диск 4 до совмещения каналов 5. После сброса давления скважина готова к работе. Заполненные маслом полости клапана и средоразделители обеспечивают смазку пар трения и тем самым надежность срабатывания клапана-отсекателя.

Для расширения технологических возможностей клапана, например, закачки в пласт химреагентов или глушения скважины, устанавливают клапан 20, отрегулированный на соответствующее давление выше давления управления клапана-отсекателя. Закачка жидкости в подклапанное пространство в этом случае осуществляется из положения клапан-отсекатель "Закрыт". На устье скважины создается определенное давление, клапан-отсекатель переводится в открытое состояние, т. е. каналы дисков совмещены, клапаны 6 закрыты, шток 11 находится в нижнем положении, если при этом давление не снижать и оно будет выше давления срабатывания клапана 20, то произойдет закачка жидкости в подклапанное пространство.

В аварийных случаях, при необходимости, через клапан 20 возможна передача давления на диск 4 с целью перемещения его в осевом направлении и, таким образом, произвести глушение скважины независимо от положения нижнего диска 4.

Число циклов по закрытию и открытию клапана-отсекателя не ограничено.

Использование: для герметичного перекрытия ствола нефтяной скважины при проведении ремонтных работ. Сущность изобретения: скважинный клапан-отсекатель состоит из цилиндрического корпуса, в котором размещен запорный узел, выполненный из двух дисков, установленных друг над другом и имеющих равное количество соосных каналов, и механизма управления запорным узлом, состоящего из цилиндра с поршнем и подпружиненного штока со сквозным осевым каналом. Верхний диск жестко закреплен в корпусе и его каналы снабжены обратными клапанами, нижний диск установлен с возможностью поворота вокруг своей оси на угол, позволяющий совмещать отверстия обоих дисков, при этом диски снабжены узлом регулирования осевых усилий, а механизм управления - упругим средоразделителями, образующими гидравлически связанные камеры в верхней и нижней его частях. Шток кинематически взаимосвязан с нижним диском и установлен с возможностью взаимодействия с поршнем. Для расширения технологических возможностей один из клапанов на верхнем диске может быть заменен на промывочный. 4 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. СКВАЖИННЫЙ КЛАПАН-ОТСЕКАТЕЛЬ, включающий цилиндрический корпус с размещенными в нем запорным узлом и механизмом управления последним, отличающийся тем, что он снабжен обратными клапанами, причем запорный узел выполнен в виде двух соосно установленных в корпусе дисков с одинаковым количеством соосно расположенных каналов, при этом верхний диск жестко закреплен в корпусе, а нижний установлен с возможностью поворота вокруг своей оси до совмещения каналов обоих дисков, при этом обратные клапаны размещены в каналах верхнего диска, механизм управления запорным узлом выполнен в виде цилиндра с поршнем и подпружиненного штока со сквозным осевым каналом, установленного соосно дискам с возможностью взаимодействия с ними. 2. Клапан-отсекатель по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен узлом фиксации поршня от осевого поворота, а пружина штока выполнена с регулирующим винтом. 3. Клапан-отсекатель по п. 1, отличающийся тем, что диски выполнены с узлом регулирования осевых усилий. 4. Клапан-отсекатель по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен упругими средоразделителями, установленными на торцах механизма управления с возможностью образования сообщающихся гидравлических камер. 5. Клапан-отсекатель по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен промывочным клапаном, установленным в одном из каналов верхнего диска.