СКВАЖИННЫЙ КЛАПАН-ОТСЕКАТЕЛЬ Российский патент 2004 года по МПК E21B34/06 

Изобретение относится к нефтяной промышленности, а именно к устройствам для перекрытия ствола скважин, и может быть использовано при эксплуатации и ремонте фонтанирующих скважин.

Известно устройство для перекрытия скважины, содержащее поршни, образующие полость, клапан с седлом, связанный с поршнем шток с затвором и выполненным в нем гидравлическим каналом, сообщающим затрубное пространство под клапаном с полостью между поршнями (а.с. SU №1143829, класс E 21 B 34/06, оп. 1985г.).

Недостатком этого устройства является сложность конструкции и низкая эксплуатационная надежность, необходимость выравнивания давления над и под пакерным элементом для его открытия, нечеткое позиционирование затвора при плавном изменении перепада давления на затворе приводит к его возвратно-поступательному движению и требует создания дополнительного гидравлического импульса для его закрытия.

Известен скважинный клапан-отсекатель (патент РФ №2107152, МПК 6 E 21 B 34/06, оп. 20.03.98г.), включающий корпус с упором, в котором размещен золотник с центральным и радиальными каналами и обратным клапаном. Корпус и золотник образуют кольцевую полость, в которой размещен торроидальный уплотнительный элемент, установленный с возможностью перемещения относительно корпуса и золотника.

Торроидальный уплотнительный элемент с золотником и обратным клапаном образуют запорный орган. В нижней части золотника установлено быстроразъемное соединение, связанное посредством шарнира с узлом фиксации, жестко закрепленным в корпусе.

Главными недостатками известного клапана-отсекателя являются сложность конструкции и ненадежность работы, что объясняется следующими особенностями его конструкции:

- запорный орган состоит из золотника с клапаном и торроидального уплотнения, которое не обеспечивает необходимую герметичность, так как быстро теряет свои упругие свойства в пластовой воде;

- узел фиксации, соединенный шарнирным соединением с быстроразъемным соединением, представляет собой довольно громоздкую конструкцию, при этом как шарнирное соединение, так и быстроразъемное, состоящие из мелких пружин и шариков, быстро корродируют в пластовой воде и выходят из строя.

Таким образом, возникла необходимость создания скважинного клапана-отсекателя, простого по конструкции и надежного в работе. Указанная задача решается тем, что в известном скважинном клапане-отсекателе, включающем пакер, установленный под пакером корпус с размещенным в нем запорным органом, упором и возвратной пружиной, сообщающие подпакерную и надпакерную зоны в положении “открыто” проходные каналы в корпусе и в запорном органе, обратный клапан и узел фиксации запорного органа, жестко закрепленный в корпусе и связанный с быстроразъемным соединением, согласно изобретению узел фиксации запорного органа совмещен с быстроразъемным соединением и выполнен в виде закрепленного в корпусе ловителя, представляющего собой свободновращающийся фиксатор, связанный в положении “открыто” с направляющими элементами и ограничителем, выполненными на внутренней поверхности полого быстроразъемного соединения, при этом запорный орган выполнен в виде поршня, а обратный клапан - в виде перевернутого шарикового клапана и размещен в боковом кармане с возможностью обеспечения прохода жидкости из подпакерной зоны в надпакерную зону в положении “открыто”.

Целесообразно упор выполнить в виде ограничительного кольца.

Поршень может быть снабжен торцевым уплотнением.

Ловитель желательно закрепить в корпусе посредством регулировочной шайбы.

Направляющие элементы целесообразно выполнить в виде синусоидальной канавки с ограничителем.

На фиг.1 показан скважинный клапан-отсекатель в положении “открыто” (продольный разрез); на фиг.2 - в положении “закрыто”; на фиг.3 - узел фиксации в разрезе.

Клапан-отсекатель включает корпус 1, установленный под пакером 2. В корпусе 1 размещены поршень 3, связанный штоком 4 с полым цилиндром 5, ловителем 6 и возвратной пружиной 7. Ловитель 6 закреплен на регулировочной шайбе 8. Обратный клапан состоит из корпуса 9, седла 10, шарика 11, ограничительной сетки 12 и проходного гидравлического канала 13, сообщающего подпакерную зону с надпакерной в положении “открыто”. Упором для поршня служит ограничительное посадочное кольцо 14. В полом цилиндре 6, на его внутренней поверхности закреплены направляющий элемент 15 и ограничитель 16.

Устройство работает следующим образом.

Перед спуском запорного устройства в скважину клапан открывается, для этого поршень 3 опускается вниз, сжимая возвратную пружину 7, пока цилиндр 5 не захватится ловителем 6. В этом зафиксированном положении поршень 3 будет находиться ниже гидравлического канала 13.

Шарик 11 обратного клапана под своим весом будет лежать на ограничительной сетке 12, освобождая проход для жидкости из затрубного пространства через седло 10 и ограничительную сетку 12 в полость клапана над поршнем 3, в надпакерную зону и к устью.

В таком положении клапан наворачивается на пакер 2, спускается в заранее заглушенную скважину. Пакер 2 устанавливается над зоной перфорации продуктивного пласта. Скважина готова к работе.

Устанавливается необходимое оборудование и скважина вводится в эксплуатацию. При необходимости остановить скважину к ее устью подсоединяется задавочный насос и начинает закачивать жидкость в скважину. Поток жидкости проходит через пакер 2 и по каналу 13 устремляется в затрубное пространство, подхватывает шарик 11 и прижимает его к седлу 10. Жидкость останавливается, в корпусе клапана возрастает давление, под действием которого поршень 3 опускается вниз на величину свободного хода цилиндра 5 и выходит из зацепления с ловителем 6. Этот момент фиксируется по росту давления на манометре, установленном на линии нагнетания задавочного насоса, насос отключается, давление стравливается.

Возвратная пружина 7 поднимает поршень 3, который перекрывает торцевым уплотнением проход в ограничительном посадочном кольце 14. Шарик 10 под собственным весом падает на ограничительную сетку 12.

По окончании ремонта и необходимости вновь ввести скважину в эксплуатацию к устью скважины вновь подключают задавочный насос и начинают закачивать жидкость в скважину. Давление закачки превышает пластовое, пердaeтcя на поршень 3 и перемещает его вниз. При открытии канала 13 жидкость устремляется в затрубное пространство, захватывает шарик 11 и тот перекрывает седло 10. Давление в клапане возрастает, поршень 3 перемещается в крайнее нижнее положение и фиксируется, залавливаясь ловителем 6. Задавочный насос останавливается, давление стравливается, скважина пускается в работу. Учитывая, что скважина полная, для создания гидравлического импульса достаточно закачать несколько литров жидкости.

Предлагаемый клапан-отсекатель является простым по конструкции и надежным в эксплуатации, что предопределяет длительный срок его службы.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано для перекрытия стволов скважин. Скважинный клапан-отсекатель включает корпус с размещенным в нем запорным органом, упором и возвратной пружиной. Над корпусом размещен пакер. Проходные каналы в корпусе и в запорном органе сообщают подпакерную и надпакерную зоны в положении “открыто”. Имеется обратный клапан, выполненный в виде перевернутого шарикового клапана и размещенный в боковом кармане с возможностью обеспечения прохода жидкости из подпакерной зоны в надпакерную зону в положении “открыто”. В корпусе жестко закреплен узел фиксации запорного органа в виде ловителя, совмещенный с быстроразъемным соединением. Ловитель выполнен в виде свободновращающегося фиксатора, связан в положении “открыто” с направляющими элементами и ограничителем, выполненными на внутренней поверхности полого цилиндра быстроразъемного соединения. Упрощается конструкция, обеспечиваются надежность в эксплуатации и длительный срок службы. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Скважинный клапан-отсекатель, включающий пакер, установленный под пакером корпус с размещенным в нем запорным органом, упором и возвратной пружиной, сообщающие подпакерную и надпакерную зоны в положении “открыто” проходные каналы в корпусе и в запорном органе, обратный клапан и узел фиксации запорного органа, жестко закрепленный в корпусе и связанный с быстроразъемным соединением, отличающийся тем, что узел фиксации запорного органа совмещен с быстроразъемным соединением и выполнен в виде закрепленного в корпусе ловителя, представляющего собой свободновращающийся фиксатор, связанный в положении “открыто” с направляющими элементами и ограничителем, выполненными на внутренней поверхности полого цилиндра быстроразъемного соединения, при этом запорный орган выполнен в виде поршня, а обратный клапан - в виде перевернутого шарикового клапана и размещен в боковом кармане с возможностью обеспечения прохода жидкости из подпакерной зоны в надпакерную зону в положении “открыто”.2. Скважинный клапан-отсекатель по п. 1, отличающийся тем, что упор выполнен в виде ограничительного посадочного кольца.3. Скважинный клапан-отсекатель по п. 1, отличающийся тем, что поршень снабжен торцевым уплотнением.4. Скважинный клапан-отсекатель по п. 1, отличающийся тем, что ловитель закреплен в корпусе на регулировочной шайбе.5. Скважинный клапан-отсекатель по п. 1, отличающийся тем, что направляющие элементы и ограничитель образуют синусоидальную канавку.