Изобретение относится к внутрискважинному оборудованию и может быть использовано при бурении и эксплуатации нефтяных и газовых скважин.
Известны клапаны-отсекатели [1. Нефтепромысловое оборудование. Справочник /Под ред. Е.И. Бухаленко - 2 изд. переработанное и доп. - М.: Недра, 1990, с. 47] [ 2. Ю.В Зайцев, A.A. Даниелянц и др. Освоение и ремонт скважин под давлением. - М.: Недра, 1982, с. 108].
Известны непроходные клапаны-отсекатели с пакером [2, с. 125], устанавливаемые в скважине при эксплуатации скважины насосом. Открытие клапана-отсекателя производится штоком при установке сборки насоса на клапан-отсекатель с пакером, а закрытие при остановке насоса или его извлечении. Этот клапан-отсекатель не может быть применен в качестве проходного клапана-отсекателя.
Известны проходные клапаны-отсекатели, спускаемые в компоновке НКТ или устанавливаемые в НКТ в посадочных ниппелях [1; 2].
Основными элементами проходных клапанов-отсекателей (тип КАУ), принят за прототип, являются: плунжер (поршень), переводник, втулка, пружина, корпус седла, хлопушка на оси и канал (трубка) управления.
При создании давления в трубке управления плунжер смещается вниз, размыкает контакт между упором переводника и втулкой, в результате давление над и под хлопушкой уравнивается.
Далее плунжер своим нижним концом открывает хлопушку и, перемещаясь вниз, фиксирует и защищает ее от воздействия потока жидкости.
При сбросе давления в трубе под действием пружины плунжер перемещается вверх, в исходное положение, хлопушка освобождается и захлопывается. Этот клапан-отсекатель устанавливается в посадочном ниппеле колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) и фиксируется замком. Спуск и установка производятся с помощью канатной техники.
Управляемые дистационно проходные клапаны-отсекатели устанавливаются, как правило, у устья.
Главным недостатком этих клапанов-отсекателей является необходимость в дополнительном наземном оборудовании и линии управления в виде трубопровода или дополнительной колонны труб. Это осложняет условия монтажа и демонтажа колонны НКТ и ее эксплуатацию или усложняет конструкцию скважины при установке дополнительной колонны.
Надежность работы клапана отсекателя существенно зависит от надежности герметичности канала управления (трубка, кольцевой канал), что трудно обеспечить в скважине.
Все вышеперечисленные известные конструкции клапанов-отсекателей не позволяют:
а) осуществлять управление клапаном-отсекателем с поверхности без наличия специального наземного оборудования и линий управления в скважине;
б) устанавливать клапан-отсекатель в обсадной колонне скважины без специального оборудования места установки клапана-отсекателя в скважине;
в) фиксировать хлопушку в открытом положении после ее открытия;
г) принудительно, путем механического воздействия специнструментом, закрыть клапан-отсекатель.
Задачей настоящего изобретения является устранение указанных недостатков и повышение надежности работы проходного клапана-отсекателя при установке и работе его в скважине под давлением.
Это достигается тем, что в проходном клапане-отсекателе плунжер выполнен таким образом, что наружный диаметр верхней его части превышает наружный диаметр нижней части, с канавкой на ней под пружинный фиксатор, установленный в седле и фиксирующий плунжер в положении "ОТКРЫТО" (нижнее положение), и кольцевым карманом на его внутренней поверхности под захват инструмента для принудительного перемещения плунжера в верхнее положение "ЗАКРЫТО", а клапан-отсекатель выполнен сдвоенным, включающим верхний и нижний клапаны, причем верхний клапан выполнен с большим проходным отверстием, чем нижний.
Клапан-отсекатель в нижней части корпуса соединен с полнопроходным гидравлическим пакером, включающим якорные устройства.
На фиг.1 показан общий вид проходного клапана-отсекателя, соединенного с пакером, в положении "ЗАКРЫТО".
На фиг. 2 - общий вид клапана-отсекателя в положении "ОТКРЫТО" - после установки в скважине.
На фиг. 3 продольный разрез проходного клапана-отсекателя в положении "ЗАКРЫТО", а на фиг.4 - в положении "ОТКРЫТО".
Проходной клапан-отсекатель состоит из верхнего 1 и нижнего 2 клапанов-отсекателей и гидравлического полнопроходного пакера 3, включающего якорные устройства 4.
Клапана 1 и 2 состоят из корпуса 5, в котором установлена хлопушка 6, седло 7, плунжер 8, пружина 9, распорные втулки 10, 11. В седле 7 и корпусе 5 установлены уплотнительные элементы 12 и 13, герметизирующие полость 14, заключенную между плунжером 8 корпусом 5 и седлом 7.
В седле 7 установлен пружинный фиксатор 15 и ось 16 хлопушки 6 с пружиной 17.
На наружной поверхности плунжена 8 выполнена канавка 18 под фиксатор 15, а на внутренней поверхности плунжера выполнен карман 19 под захват инструмента для закрытия клапана-отсекателя (не показан).
Пакер 3 снабжен шаровым клапаном 20 (фиг.1), установленным на срезных шпильках.
В верхней части клапана-отсекателя 21 установлено пружинное кольцо 22 под инструмент для спуска и установки сборки клапана-отсекателя с пакером (инструмент не показан).
Проходной клапан-отсекатель работает следующим образом.
Проходной клапан-отсекатель в сборе с пакером соединяется своей верхней частью 21 с инструментом для спуска и управления клапаном-отсекателем и пакером. Инструмент включает захват под верхнюю часть 21 клапана-отсекателя и наконечник (не показаны) для захвата плунжеров 8. Инструмент соединяется со спускаемыми трубами, в том числе и гибкими, и спускается до места установки клапана-отсекателя с пакером.
Затем в трубах создается давление пакеровки, нижний клапан-отсекатель открывается, пакер срабатывает и заякоривается на обсадной колонне (стенке скважины). При превышении давления пакеровки срезается шаровой клапан 20 пакера и падает на забой. Затем давление сбрасывается.
После проверки крепления клапана-отсекателя с пакером делается натяжка инструмента сверх усилия разъединения захвата от клапана-отсекателя и инструмент выводится из клапана-отсекателя. При этом плунжера 8 перемещаются наконечником инструмента (не показан) в верхнее положение и хлопушки 6 закрываются.
Клапан-отсекатель с пакером остаются в скважине в закрытом положении (хлопушки 6 - закрыты).
Для открытия клапанов-отсекателей в скважине создается давление, превышающее пластовое. Для этой цели также может быть использован спускаемый инструмент (наконечник), соединяющийся с верхней частью 21 клапана-отсекателя.
При создании давления в полости клапана-отсекателя благодаря разности диаметров верхней и нижней части плунжера 8 возникает усилие, перемещающее плунжер 8 вниз. При этом плунжер 8 своей нижней частью воздействует на хлопушку 6 и открывает ее.
При достижении плунжерами 8 их крайнего нижнего положения (фиг.4) хлопушки 6 полностью открываются и фиксируются в открытом положении нижним концом плунжера 8, который в свою очередь фиксируется в этом положении пружинным фиксатором 15.
После сброса давления до требуемой величины скважина начинает работать. При использовании труб с инструментом производится их натяжка и отсоединение от клапана-отсекателя.
Для закрытия клапана-отсекателя в скважину на трубах (в том числе гибких) спускается инструмент (наконечник), который заводится в открытый клапан-отсекатель до соединения с плунжерами 8. Затем производится натяжка инструмента до перевода плунжеров 8 в верхнее положение и одновременно в скважине сбрасывается давление.
При дальнейшей натяжке инструмент отсоединяется от плунжеров 8 и поднимается на поверхность.
Благодаря такому исполнению:
1) осуществляется управление клапаном-отсекателем с поверхности без наличия специального наземного оборудования и линий управления путем создания давления в скважине;
2) клапан-отсекатель с пакером устанавливается в любом месте скважины без специального оборудования места установки;
3) обеспечивается надежное открытие клапана-отсекателя за счет дополнительного воздействия плунжера на хлопушку;
4) хлопушка фиксируется в открытом положении плунжером, который в свою очередь фиксируется в седле пружинным фиксатором;
5) управление закрытием клапана-отсекателя осуществляется принудительно с поверхности путем применения специального инструмента, опускаемого на трубах;
6) повышается надежность герметичности клапана-отсекателя за счет сдвоенного исполнения;
7) обеспечивается возможность проведения ремонтных и других работ в скважине без ее глушения с применением гибких труб.
Таким образом цель изобретения достигнута.
Применение указанного проходного клапана-отсекателя с пакером позволяет осуществить безопасный спуск колонны НКТ в скважину после его установки в скважине.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СТАЦИОНАРНЫЙ ПРОХОДНОЙ КЛАПАН-ОТСЕКАТЕЛЬ | 2003 |
|
RU2250354C2 |
КЛАПАН-ОТСЕКАТЕЛЬ | 2005 |
|
RU2311526C2 |
ПОГРУЖНОЙ ШТАНГОВЫЙ НАСОС | 2000 |
|
RU2187700C2 |
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ОБСАДНОЙ КОЛОННЫ | 2003 |
|
RU2234594C1 |
ГЛУБИННЫЙ ГИДРОДОМКРАТ ДЛЯ ЛИКВИДАЦИИ ПРИХВАТОВ | 2000 |
|
RU2190080C2 |
ПАКЕР МЕХАНИЧЕСКИЙ | 2023 |
|
RU2821333C1 |
СПОСОБ ОЧИСТКИ ПРИЗАБОЙНОЙ ЗОНЫ СКВАЖИНЫ | 2012 |
|
RU2512222C1 |
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ОБСАДНОЙ КОЛОННЫ | 2002 |
|
RU2214503C1 |
УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗОБЩЕНИЯ МЕЖТРУБНОГО ПРОСТРАНСТВА СКВАЖИНЫ, ОБОРУДОВАННОЙ ЗАЦЕМЕНТИРОВАННЫМ ХВОСТОВИКОМ | 1999 |
|
RU2162511C1 |
ЗАПОРНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ СКВАЖИНЫ | 2000 |
|
RU2187639C1 |
Изобретение относится к внутрискважинному оборудованию и может быть использовано при бурении и эксплуатации нефтяных и газовых скважин. Проходной клапан-отсекатель включает корпус, в котором установлен верхний клапан, состоящий из плунжера, седла, хлопушки на оси, пружины и уплотнительных элементов. Он снабжен нижним клапаном, также содержащим плунжер, седло, хлопушку на оси, пружину и уплотнительные элементы. Наружный диаметр верхней части плунжера превышает наружный диаметр нижней части. На наружной поверхности плунжера выполнена канавка под пружинный фиксатор, установленный в седле и фиксирующий плунжер в нижнем положении "открыто". На внутренней поверхности плунжера выполнен кольцевой карман под захват инструмента для принудительного перемещения плунжера в верхнее положение "закрыто". Верхний клапан выполнен с большим проходным отверстием, чем нижний. Повышается надежность работы проходного клапана-отсекателя при установке и работе его в скважине под давлением. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.
ЗАЙЦЕВ Ю.В | |||
и др | |||
Освоение и ремонт нефтяных и газовых скважин под давлением | |||
- М.: Недра, 1982 г, с | |||
Приспособление для останова мюля Dobson аnd Barlow при отработке съема | 1919 |
|
SU108A1 |
SU 1543050 А1, 15.02.1990 | |||
Забойный клапан-отсекатель конструкции в.я.протасова | 1976 |
|
SU676798A1 |
Скважинный клапан-отсекатель | 1978 |
|
SU724699A1 |
SU 1543051 А, 15.02.1990 | |||
КЛАПАН-ОТСЕКАТЕЛЬ | 1994 |
|
RU2160357C2 |
US 5159981 А, 03.11.1992 | |||
Бесколесный шариковый ход для железнодорожных вагонов | 1917 |
|
SU97A1 |
Печь для непрерывного получения сернистого натрия | 1921 |
|
SU1A1 |
Авторы
Даты
2002-09-27—Публикация
2001-01-09—Подача