ЦИРКУЛЯЦИОННЫЙ КЛАПАН Российский патент 2002 года по МПК E21B49/00 E21B34/06 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам, используемым при испытании скважин с прямой и обратной циркуляцией жидкости в трубах.

Известен циркуляционный клапан, состоящий из корпуса с радиальными каналами и уравновешенной гидравлической пробки, соединенной с седлом с помощью срезного штифта. (Варламов П.С., Испытатели пластов многоциклового действия. - М.: Недра, 1982 г., с.118).

Недостатком указанного циркуляционного клапана является отсутствие сквозного канала для пропуска в трубах приборов на кабеле.

Известен циркуляционный клапан со сквозным проходным каналом (принятый за прототип), содержащий корпус с радиальными каналами, гидравлически уравновешенную втулку с уплотнениями и посадочным седлом под сбрасываемый с устья шар, причем втулка в корпусе зафиксирована с помощью срезных штифтов (Каталог фирмы Халлибутрон "Sales and service", Catalog 43, 1985 г., с. 2522-2523).

Недостатками данного клапана являются:
- необходимость разборки клапана после его срабатывания для замены срезанных штифтов;
- неполное открытие радиальных каналов клапана при недостаточной производительности продавочных агрегатов.

Задачей изобретения является повышение надежности открытия клапана при любой производительности продавочного агрегата с созданием давления, превышающего давление в трубах от гидростатического столба жидкости над циркуляционным клапаном и быстрого восстановления рабочего состояния клапана без предварительной разборки и без смены изнашиваемых деталей.

Поставленная задача достигается тем, что циркуляционный клапан содержит подпружиненный гидравлически уравновешенный полый поршень с конусным седлом в верхней части под сбрасываемый шар, а в нижней части - цангу, опирающуюся на внутренний выступ корпуса и воспринимающую усилие сжатой пружины при закрытом положении клапана. Восстановление рабочего положения клапана производится сжатием пружины и перемещением полого поршня с цангой в исходное положение для повторного использования.

Новыми признаками, отличающими изобретение от прототипа, являются:
- наличие на полом поршне цанги, опирающейся на внутренний выступ корпуса, что обеспечивает неподвижность поршня при закрытом положении клапана;
- наличие сжатой пружины над полым поршнем, что обеспечивает мгновенное перемещение его для открытия радиальных каналов корпуса при создании кратковременного превышения давления в трубах после сброса шара и срыва цанги с выступа внутри корпуса.

Таким образом, заявляемый клапан соответствует критерию изобретения "новизна".

Заявителю не известны технические решения, содержащие сходные признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии его критерию "изобретательский уровень".

На чертеже показан циркуляционный клапан с закрытыми радиальными каналами и со сброшенным шаром перед созданием давления в трубах над клапаном.

Клапан состоит из корпуса 1, внутри которого установлен гидравлически уравновешенный полый поршень 2 с резиновыми уплотнениями 3 одинакового диаметра. Поршень 2 вверху снабжен пружиной 4, а внизу - цангой 5, опирающейся на конусный выступ 6 внутри корпуса 1. Цанга 5 обеспечивает закрытое положение клапана в радиальных отверстиях "а". Верхняя часть поршня 2 выполнена конусообразной (конусное седло "б") для посадки шара 7, сбрасываемого с устья скважины.

Циркуляционный клапан устанавливается на трубах в компоновке испытательного оборудования со сквозными каналами на 30-40 м выше испытателя пластов (на чертеже не показано). Спуск клапана производится без шара, с закрытыми радиальными каналами в корпусе. Через сквозной канал клапана при необходимости возможен пропуск геофизических приборов на кабеле в зону исследуемого объекта.

Циркуляционный клапан работает следующим образом.

Циркуляция (прямая или обратная) производится при открытых радиальных каналах "а" и при закрытом впускном клапане испытателя пластов с целью освобождения труб от пластового флюида, полученного во время притока из пласта.

Для открытия радиальных каналов клапана в трубы (заполненные жидкостью) с устья скважины сбрасывается шар 7, который садится в конусное седло "б" в верхнем торце полого поршня 2. Продавочным агрегатом в трубах поднимается давление (Р), которое создает усилие Q=P•F, где F - площадь поперечного сечения корпуса 1 в уплотнениях 3. Это усилие должно быть больше усилия цанги 5 на конусном выступе 6. Со срывом цанги с выступа пружина 4 мгновенно перемещает полный поршень 2 в нижнее положение, вскрывая радиальные каналы "а". При этом происходит сообщение полости труб с областью затрубного пространства, обеспечивая циркуляцию жидкости в прямом (из трубы) и в обратном (в трубы) направлениях с помощью продавочных агрегатов. Кроме того, может производиться подъем труб без сифона, т.е. с самоизливом пластового флюида в затрубное пространство, исключая загрязнение поверхности вокруг устья скважины.

Для повторного применения клапана достаточно полый поршень 2 вернуть в исходное положение сжатием пружины 4 и установкой цанги на выступ 6.

Применение предлагаемого циркуляционного клапана в составе испытательного оборудования позволит контролировать уровень пластового флюида в трубах, полученного в процессе притока, повысить надежность срабатывания клапана при заданном давлении и упростить его обслуживание.

Изобретение относится к испытаниям скважин с прямой и обратной циркуляцией жидкости в трубах. Техническим эффектом изобретения является повышение надежности работы клапана. Для этого внутри корпуса установлен поршень с пружиной в верхней части и цангой в нижней части. При срывании цанги с конусного выступа пружина перемещает поршень в нижнее положение. Вскрываются радиальные каналы и происходит сообщение полости труб с областью затрубного пространства, обеспечивая циркуляцию жидкости в прямом и обратном направлениях с помощью продавочных агрегатов. При этом обеспечивается контроль уровня пластового флюида, полученного в процессе притока, надежность срабатывания клапана и упрощение обслуживания. 1 ил.

Циркуляционный клапан, содержащий корпус с радиальными каналами, уравновешенный полый поршень с уплотнительными элементами и с верхним конусным седлом, отличающийся тем, что полый поршень снабжен в верхней части пружиной и в нижней - цангой, а корпус выполнен с внутренним выступом для фиксации цанги.