УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ВНУТРИСКВАЖИННЫЙ КЛАПАН-ОТСЕКАТЕЛЬ Российский патент 2001 года по МПК E21B34/06 

Предлагаемое изобретение относится к нефтедобыче, а точнее - к внутрискважинным техническим средствам, применяемым при глубиннонасосной эксплуатации.

Универсальный внутрискважинный клапан-отсекатель предназначен для перекрытия башмака колонны подъемных труб во избежание самопроизвольного выброса через нее жидкости при извлеченном из скважины вставном глубинном насосе.

Известны клапаны-отсекатели, предназначенные для перекрытия подъемных труб скважин, включающие корпус с гидравлическим каналом, запорный узел и узел управления [1, 2, 3].

В основу упомянутых устройств положен дифференциальный принцип срабатывания запорных органов, что оправдано при их использовании в скважинах с большой энергетикой потока - фонтанных, газлифтных, газовых, глубиннонасосных с высоким газовым фактором.

Более надежен, особенно в глубиннонасосных скважинах, принудительный принцип срабатывания запорных органов клапанов-отсекателей, призванных изолировать колонны подъемных труб.

В качестве прототипа принят клапан-отсекатель принудительного типа КОНП-1 для глубиннонасосных скважин, приведенный источник [4].

Он содержит корпус с цанговым фиксатором и проходным осевым каналом, в котором размещен запорный узел и узел управления.

В упомянутом устройстве приводным механизмом запорного узла (поршня) является анкерный дорн, прикрепленный к штанговому насосу и перемещающий поршень, перекрывая или открывая радиальные отверстия A в корпусе.

Конструктивные и технологические недостатки прототипа:
- ограниченное применение в скважинах сложного профиля;
- недолговечность узла взаимодействия дорна с поршнем из-за больших динамических нагрузок при установке штангового насоса в замковую опору и срыве из нее:
- заклинивание поршня при наличии в продукции скважин асфальто-смоло-парафиновых отложений (АСПО) и мехпримесей;
- невозможность осуществления промывок подъемных труб и обработок призабойных зон скважин через подъемные трубы.

Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение универсальности, расширение диапазона применения, повышение надежности и долговечности внутрискважинного клапана-отсекателя принудительного типа.

Универсальность заключается в том, что предлагаемое устройство не только изолирует колонну подъемных труб, но и позволяет осуществлять промывку скважины и обработку призабойной зоны.

Расширение диапазона применения обеспечивается надежностью срабатывания запорного и промывочного узлов в скважинах как вертикальных, так и сложного профиля, а также в скважинах, продукция которых содержит мехпримеси и АСПО.

Поставленная задача достигается тем, что дорн клапана-отсекателя выполнен составным и содержит две составляющие: верхнюю и нижнюю. Верхняя составляющая дорна прикрепляется к вставному насосу. Нижняя - свободно перемещающаяся в корпусе клапана-отсекателя - снабжена обратным клапаном. Взаимодействие обеих частей составного дорна обеспечивается двумя цанговыми фиксаторами, установленными по отношению друг к другу разворотом на 180^o. Один из них - нижний - установлен в корпусе клапана-отсекателя; другой - верхний - в нижней составляющей дорна.

Выполнение дорна составным с возможностью перемещения его составных частей относительно друг друга и, особенно, с возможностью свободного перемещения нижней составляющей дорна обеспечивает надежность срабатывания клапана-отсекателя в скважинах сложного профиля.

Размещение двух цанговых фиксаторов с разворотом на 180^o по отношению друг к другу обеспечивает фиксации и расфиксации обеих составляющих дорна.

Размещение в нижней составляющей дорна обратного клапана обеспечивает возможность промывки труб и обработки призабойной зоны.

Существенными признаками предлагаемого изобретения являются:
1. Клапан-отсекатель принудительного типа содержит корпус с проходным осевым каналом и запорный узел.

2. Клапан-отсекатель имеет обратный клапан.

3. Неотъемлемой частью клапана-отсекателя является дорн.

4. Дорн клапана-отсекателя выполнен составным и подразделяется на верхнюю и нижнюю составляющие.

5. На наружной поверхности верхней и нижней составляющих дорна выполнены конические заплечики.

6. Верхняя составляющая дорна прикреплена к глубинному насосу, нижняя - свободная.

7. В корпусе клапана-отсекателя и в нижней составляющей дорна установлены цанговые фиксаторы.

8. Цанговые фиксаторы расположены в клапане-отсекателе с разворотом на 180^o относительно друг друга.

9. Внутренние поверхности окончаний цанг каждого цангового фиксатора имеют коническую расточку.

Отличительными от прототипа признаками предлагаемого изобретения являются признаки 2; 4; 5; 7; 8; 9.

Существенными отличительными признаками являются признаки 4; 5; 7; 8; 9, так как их применение для достижения поставленной задачи изобретения по материалам научно-технической и патентной литературы не известно.

На фиг. 1 представлен общий вид предлагаемого устройства, на фиг. 2 - верхняя часть дорна. Все рабочие узлы и детали помещены в корпусе 1 с переводником под НКТ. Составной дорн включает верхнюю составляющую 2 с коническим заплечиком 3, соединяющуюся с глубинным насосом, и нижнюю составляющую 4 с коническим заплечиком 5, свободно помещенную в корпусе 1. Запорный узел содержит седло 6, установленное в корпусе 1, и конус 7, установленный в нижней составляющей дорна 4. В корпусе 1 установлен нижний цанговый фиксатор 8 с конически расточенной внутренней поверхностью окончаний цанг 9.

В нижней составляющей дорна 4 установлен верхний цанговый фиксатор 10 развернутый на 180 градусов по отношению к нижнему цанговому фиксатору 8.

В верхнем цанговом фиксаторе 10 внутренние поверхности окончаний цанг имеют коническую расточку 11. Нижняя составляющая дорна 4 имеет кольцевую площадку A предназначенную для упора верхней составляющей дорна 2 при соприкосновении верхней и нижней составляющих дорна.

Нижняя составляющая дорна 4 соединена с обратным клапаном 12.

На фиг. 1 универсальный внутрискважинный клапан-отсекатель представлен в закрытом состоянии, когда вставной насос извлечен из скважины.

При установке вставного насоса в скважину верхняя составляющая дорна 2 происходит через верхний цанговый фиксатор 10, раздвигая его цанги, и упираясь в кольцевую площадку A нижней составляющей дорна 4, передает ей усилие, за счет которого раздвигаются цанги нижнего цангового фиксатора 8, и нижняя составляющая дорна 4, зафиксированная на нем, перемещается вниз вместе с конусом 7, отрывая его от седла 6. Клапан-отсекатель открыт.

Надежное раскрытие цангового фиксатора 8 при ходе нижней составляющей дорна 4 обеспечивается конусной расточкой 9 внутренней поверхности окончания цанг и конусным заплечиком 5.

При извлечении насоса из скважины верхняя составляющая дорна 2, упираясь заплечиком 3 в верхний цанговый фиксатор 10, перемещает нижнюю составляющую дорна 4 вверх до тех пор, пока конус 7 запорного узла не сядет в седло 6. После этого дальнейшее движение вверх нижней составляющей дорна 4 невозможно и верхняя составляющая дорна 2, увлекаемая насосом, раздвигая коническим заплечиком 3 цанговый фиксатор 10, выходит через него из клапана-отсекателя. Клапан-отсекатель закрыт.

При закрытом клапане-отсекателе промывка скважины и обработка призабойной зоны возможна через обратный клапан 12.

Технические особенности предлагаемого устройства обеспечивают надежную изоляцию колонны подъемных труб в скважинах сложного профиля и в скважинах, продукция которых характеризуется содержанием мехпримесей и АСПО. Кроме того, устройство позволяет осуществлять промывки и обработки скважин.

Вместе с тем, оно может применяться и в обычных скважинах.

Таким образом, диапазон применения универсального внутрискважинного клапана-отсекателя охватывает практически все возможные случаи, т.е. устройство универсально.

Источники информации
1. Клапан-отсекатель, патент РФ N 2094593, М.кл. 6 E 21 B 34/06, 1998.

2. Скважинное противовыбросовое устройство, патент РФ N 2100570, М.кл. 6 E 21 B 34/06, 1998.

3. Клапан-отсекатель, заявка N 95110307/03, М. кл. 6 E 21 B 34/06, 27.05.1999.

4. Клапан-отсекатель КОНП-1, Отдельное конструкторское бюро нефтяного приборостроения. Республика Удмуртия, 426063, г. Ижевск, Орджоникидзе, 2, 1998.

Изобретение относится к нефтедобыче, к внутрискважинным устройствам для перекрытия колонн подъемных труб глубиннонасосных скважин при извлечении из них вставных насосов. Устройство включает корпус, запорный узел, обратный клапан, составной дорн и два цанговых фиксатора. На верхней и нижней составляющих дорна на их наружных поверхностях имеются заплечики. Цанговые фиксаторы расположены в корпусе и в нижней составляющей дорна с разворотом на 180^o относительно друг друга. Внутренние поверхности окончаний цанг каждого из фиксаторов конически расточены. При установке вставного насоса верхняя составляющая дорна проходит через верхний цанговый фиксатор и передают усилие нижней его составляющей и она передвигается вниз. Клапан-отсекатель открывается. Повышается надежность срабатывания, увеличивается срок службы, расширяется диапазон применения, универсальность - возможность промывок и обработок скважин. 2 ил.

Универсальный внутрискважинный клапан-отсекатель, содержащий корпус с проходным осевым каналом, в котором размещен запорный узел, управляемый дорном, отличающийся тем, что клапан-отсекатель снабжен обратным клапаном, дорн выполнен составным с коническими заплечиками на наружных поверхностях верхней и нижней составляющих дорна, в корпусе и в нижней составляющей дорна расположены цанговые фиксаторы с разворотом на 180^o относительно друг друга, а внутренние поверхности окончаний цанг каждого из них конически расточены.