КЛАПАН-ОТСЕКАТЕЛЬ И СПОСОБ УСТАНОВКИ НАСОСА С НИМ Российский патент 2002 года по МПК E21B34/06 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и используется для перекрытия насосно-компрессорных труб (НКТ) в процессе смены вставного штангового насоса при ремонте скважины без ее глушения.

Известно устройство для перекрытия колонны НКТ, содержащее запорный элемент с фиксирующим узлом, см. авторское свидетельство СССР 1145121 по кл. Е 21 В 34/06, опубл. 1985 г.

Это устройство имеет низкую эксплуатационную надежность.

Известен клапан-отсекатель для проведения работ в скважине, см. патент США 5230383 по кл. Е 21 В 34/00, опубл. 1993 г.

Этот клапан сложен по конструкции.

Известен клапан-отсекатель для перекрытия трубной колонны в скважине ниже вставного насоса после извлечения насоса из скважины, см. патент Российской Федерации 2007547 по кл. Е 21 В 34/06, опубл. 1994 г.

Выполнение запорного элемента и блокирующих устройств снижают надежность этого клапана.

Известен клапан-отсекатель, содержащий муфту, корпус, запорный элемент, установленный в корпусе, включающий седло и затвор, и узел управления толкателем насоса, взаимодействующим с запорным элементом, см. патент Российской Федерации 2049225 по кл. Е 21 В 34/06, опубл. 1995 г. Узел управления запорным элементом выполнен в виде опорной гайки и штока, установленного в гайке, взаимодействующего с запорным элементом.

Известен способ установки насоса с клапаном-отсекателем путем отжатия запорного элемента от седла перед спуском клапана, спуска колонны с клапаном в обсадную трубу и спуска насоса в опору, см. патент Российской Федерации 2049225 по кл. Е 21 В 34/06, опубл. 1995 г.

Данное техническое решение принято за прототип настоящего изобретения.

Однако оно обладает недостатком.

При смене насоса без подъема колонны труб, в процессе посадки следующего насоса в опору, происходит прямое открытие клапана, в то время как устье скважины еще не загерметизировано устьевым сальником, а это приводит к фонтанированию скважины через насос и загрязнению окружающей среды.

В основу настоящего изобретения положено решение задачи, позволяющей повысить надежность работы клапана и надежность проведения ремонтных работ в процессе спуска насоса, его установки, а также при смене насоса, гарантирующих защиту окружающей среды от загрязнений.

Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что клапан-отсекатель содержит запорный элемент, включающий седло и затвор, и узел управления толкателем насоса, взаимодействующим с запорным элементом, узел управления содержит блокирующее устройство в виде защелки и подпружиненного упора, защелка установлена на оси и имеет возможность взаимодействия с толкателем и упором до блокирующего положения, при контактировании с толкателем, и до свободного и рабочего положения, при взаимодействии с толкателем и упором, при этом при свободном положении защелка лежит на упоре, а при рабочем положении она не препятствует взаимодействию толкателя с запорным элементом.

Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что способ установки насоса с клапаном-отсекателем проводят путем отжатия запорного элемента от седла перед спуском клапана, спуска колонны труб с клапаном в обсадную трубу и спуска насоса в опору, спуск насоса в опору проводят поэтапно, сначала до достижения блокирующего положения защелки клапана, затем проводят герметизацию устья устьевым сальником, осуществляют промывку колонны и поднимают насос с толкателем до свободного положения защелки клапана, а после этого осуществляют дальнейший спуск насоса при достижении рабочего положения защелки относительно толкателя и запорного элемента.

Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящему изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "новизна".

За счет реализации отличительных признаков изобретения (в совокупности с признаками, указанными в ограничительной части формулы) достигаются важные новые свойства объекта.

Наличие блокирующего устройства с защелкой и подвижным упором при взаимодействии с толкателем позволяет проводить установку насоса при его спуске поэтапно, до достижения защелкой блокирующего положения, а затем выведение защелки из этого положения, а при дальнейшем спуске приводить защелку в рабочее положение, до посадки насоса на опору.

Заявителю не известны какие-либо публикации, которые содержали бы сведения о влиянии отличительных признаков изобретения на достигаемый технический результат. В связи с этим, по мнению заявителя, можно сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображены:
на фиг.1 - клапан-отсекатель, разрез;
на фиг.2 - схема размещения клапана и насоса в колонне НКТ;
на фиг.3 - позитивное положение защелки относительно толкателя;
на фиг.4 - блокирующее положение защелки относительно толкателя;
на фиг.5 - свободное положение защелки на упоре;
на фиг.6 - рабочее положение защелки относительно толкателя и запорного элемента.

Клапан имеет муфту 1 и корпус 2.

В муфте 1 расположено блокирующее устройство 3, которое содержит защелку 4 на оси 5 и упор 6 с пружиной 7 (см.фиг.3).

Корпус 2 выполнен с уступом 8. В корпусе 2 установлен запорный элемент 9, который содержит затвор 10, неподвижное седло 11 и подвижное седло 12 с пружиной 13 и отжимом 14 (см. фиг.1).

Колонна НКТ 15 имеет опору 16 для насоса 17, на котором установлен толкатель 18. Обсадная труба 19 скважины снабжена устьевым сальником 20 (см. фиг.2).

Узел управления толкателем 18 включает блокирующее устройство 3 с защелкой 4 и подпружиненным упором 6. Ось 5 позволяет защелке 4 взаимодействовать с толкателем 18 и упором 6. При контактировании защелки 4 с толкателем 18 она имеет блокирующее положение (см.фиг.4). При взаимодействии защелки 4 с толкателем 18 и упором 6 она имеет свободное и рабочее положение. При свободном положении защелка 4 лежит на упоре 6 (см.фиг.5). При рабочем положении защелка 4 не препятствует взаимодействию толкателя 18 с запорным элементом 9 (см.фиг.6).

Работа клапана-отсекателя осуществляется следующим образом.

Перед спуском клапана-отсекателя в скважину на колонне НКТ 15 отжим 14 заводят на уступ 8 корпуса 2, сжимая пружину 13. При этом поджимное седло 12 вместе с затвором 10 частично сместятся, что позволит произвести спуск колонны НКТ 15 с ее заполнением скважинкой жидкостью.

Колонну 15 с опорой 16 насоса 17 и клапаном-отсекателем спускают на необходимую глубину.

Вслед за этим производят спуск насоса 17 с толкателем 18, установленным на его приеме. При спуске насоса 17 толкатель 18 приблизится к защелке 4 блокирующего устройства 3 (см. фиг.3).

При дальнейшем спуске насоса 17 защелка 4 на оси 5 повернется до блокирующего положения, при этом дальнейшее продвижение толкателя 18 будет невозможным (см. фиг.4).

Спуск насоса 17 прекратится, но он еще не дойдет до посадочного места опоры 16, а толкатель 18 до затвора 10. Тогда производят герметизацию устья устьевым сальником 20 обсадной трубы 19 и производят циркуляционную промывку колонны НКТ 15 снизу вверх, а лучше сверху вниз через открытый клапан-отсекатель и пространство между опорой 16 и насосом 17 для удаления механических примесей или окалины со стенок труб 15, попавших на опору 16, а после этого приподнимают насос 17 с толкателем 18 на высоту от 5 до 800 см. Высота должна быть не меньше 5 см, что необходимо для освобождения защелки 4, и не больше 800 см - для удобства подъема. При освобождении защелки 4 от толкателя 18 она повернется упором 6, подпружиненным пружиной 7, до свободного положения, при этом защелка 4 будет размещена на упоре 6 (см. фиг.5).

Вновь производят спуск насоса 17, при этом защелка 4 при взаимодействии с толкателем 18 займет рабочее положение относительно толкателя 18 и затвора 10. При рабочем положении защелки 4 толкатель 18 будет свободно перемещаться вдоль корпуса 2, нажимая на затвор 10 запорного элемента 9 (см. фиг.6).

Затвор 10 переместится до подвижного седла 12 и снимет отжим 14 с уступа 8 корпуса 2. В то же время насос 17 сядет в свою опору 16 и будет готов к работе.

При смене насоса 17 производят его подъем. Толкатель 18 поднимется, а пружина 13 приподнимает подвижное седло 12 вместе с затвором 10 до неподвижного седла 11. При этом упор 6 повернет защелку 4 в позитивное положение (см. фиг.3).

Способ установки насоса с помощью клапана-отсекателя осуществляют следующим образом.

Перед спуском клапана-отсекателя в скважину на колонне НКТ 15 проводят отжатие запорного элемента 9 от седла 12, для этого отжим 14 заводят на уступ 8 корпуса 2, при этом пружина 13 сжимается.

Проводят спуск колонны НКТ 15 с клапаном-отсекателем.

Спуск насоса проводят поэтапно:
-до достижения блокирующего положения, когда толкатель 18 коснется защелки 4, и защелка 4 повернется на оси 5 до блокирующего положения,
-до достижения свободного положения, когда после прекращения спуска герметизируют устье устьевым сальником 20 с последующей промывкой колонны НКТ 15 через открытый клапан-отсекатель и пространство между опорой 16 и насосом 17 и снова осуществляют подъем насоса 17 с толкателем 18, при этом защелка 4 повернется упором 6 с помощью пружины 7 до свободного положения,
-до достижения рабочего положения, когда продолжают спуск насоса 17, при этом толкатель 18 будет свободно перемещаться вдоль корпуса 2, нажимая на затвор 10 запорного элемента 9, а защелка 4 будет находиться в рабочем положении.

ПРИМЕР. Перекрытие колонны НКТ проводили на скважине 30454, куста 1204, Самотлорского месторождения, владелец СНГДУ-1, предприятия Самотлорского УПНП и КРС, диаметр обсадной колонны 139,7 мм, глубина установки 1680 м.

Предложенный клапан-отсекатель может быть изготовлен промышленным способом, что подтверждают испытания опытного образца при установке насоса с ним.

Наличие блокирующего устройства в клапане и проведение поэтапного спуска насоса с ним позволяет повысить надежность работы клапана и надежность проведения ремонтных работ в процессе спуска насоса, его установки, а также при смене насоса, гарантирующей защиту окружающей среды от загрязнений.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и используется для перекрытия насосно-компрессорных труб в процессе смены вставного штангового насоса при ремонте скважины без ее глушения. Обеспечивает повышение надежности работы устройства и проведения ремонтных работ при спуске насоса и его смене. Сущность изобретения: устройство содержит запорный элемент, включающий седло и затвор, и узел управления толкателем насоса, взаимодействующим с запорным элементом. Узел управления содержит блокирующее устройство в виде защелки и подпружиненного упора. Защелка установлена на оси и имеет возможность взаимодействия с толкателем и упором до блокирующего положения, при контактировании с толкателем, и до свободного и рабочего положения, при взаимодействии с толкателем и упором. При свободном положении защелка лежит на упоре. При рабочем положении защелка не препятствует взаимодействию толкателя с запорным элементом. Способ проводят путем отжатия запорного элемента от седла перед спуском клапана, спуска колонны труб с клапаном в обсадную трубу и спуска насоса в опору. Спуск насоса в опору проводят поэтапно. Сначала его проводят до достижения блокирующего положения защелки клапана. Затем проводят герметизацию устья устьевым сальником. Осуществляют промывку колонны и поднимают насос с толкателем до свободного положения защелки клапана. После этого осуществляют дальнейший спуск насоса при достижении рабочего положения защелки относительно толкателя и запорного элемента, 2 с.п.ф-лы, 6 ил.

1. Клапан-отсекатель, содержащий муфту, корпус, запорный элемент, установленный в корпусе, включающий седло и затвор, и узел управления толкателем насоса, взаимодействующим с запорным элементом, отличающийся тем, что узел управления содержит блокирующее устройство в виде защелки и подпружиненного упора, защелка установлена на оси и имеет возможность взаимодействия с толкателем и упором до блокирующего положения, при контактировании с толкателем, и до свободного и рабочего положения, при взаимодействии с толкателем и упором, при этом при свободном положении защелка лежит на упоре, а при рабочем положении она не препятствует взаимодействию толкателя с запорным элементом. 2. Способ установки насоса с клапаном-отсекателем, содержащим запорный элемент, включающий седло и затвор, путем отжатия запорного элемента от седла перед спуском клапана, спуска колонны, имеющей опору для насоса, с клапаном в обсадную трубу и спуска насоса в опору, отличающийся тем, что спуск насоса проводят поэтапно, сначала до достижения блокирующего положения защелки клапана, затем проводят герметизацию устья устьевым сальником, осуществляют промывку колонны и поднимают насос с толкателем до свободного положения защелки клапана, а после этого осуществляют дальнейший спуск насоса при достижении рабочего положения защелки относительно толкателя и запорного элемента.