КЛАПАН ДЛЯ ВЫРАВНИВАНИЯ ДАВЛЕНИЯ В СКВАЖИННОМ ОБОРУДОВАНИИ Российский патент 2012 года по МПК E21B34/06 F16K17/00 

Описание патента на изобретение RU2466268C1

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к ремонту и эксплуатации скважин.

В практике эксплуатации и ремонта скважин часто проводятся работы, связанные с многократной закачкой жидкости в технологические трубы и последующим после каждого цикла выравниванием давления в подземном оборудовании с гидростатическим в скважине. Для этого приходится сливать через какое-то отверстие или клапан жидкость из технологических труб до уровня жидкости в скважине, который может находиться за сотни метров от устья скважины. Чтобы избежать этого, применяют клапаны, позволяющие, не сливая жидкости из труб, выравнивать давление в оборудовании с гидростатическим.

Известно устройство для перфорации ствола скважины (патент RU №2105137, МПК E21B 43/114, опубл. 20.02.1998 г.), в составе которого имеется выравнивающий клапан в виде подпружиненного золотника.

Недостатками этого клапана являются сложность конструкции, возможность использования только в устройстве для перфорации.

Наиболее близок по своей технической сущности к предлагаемому клапан, использованный в конструкции устройства для создания перфорационных каналов в обсадной колонне скважины (патент RU №2395671, МПК E21B 43/112, опубл. 27.07.2010 г.).

Клапан выполнен в виде подпружиненного золотника, сообщающего полость технологических труб с полостью используемого оборудования при закачке в них жидкости. А после прекращения закачки удерживает столб жидкости в технологических трубах и открывает отверстие для снижения давления внутри оборудования. Особенно актуально использование таких клапанов в скважинах с низким статическим уровнем.

Недостатком этого клапана является то, что при открытом золотнике во время закачки при уменьшении расхода жидкости давления выше и ниже клапана почти выравнивается и пружина закрывает клапан. В результате клапан работает в режиме редуцирования, уменьшая давление закачки в оборудовании в соответствии с настройкой пружины на величину, соответствующую примерно гидростатическому давлению удерживаемого клапаном столба жидкости, который равен по высоте уровню жидкости в скважине.

Технической задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является устранение редуцирования давления закачиваемой жидкости клапаном.

Поставленная задача решается клапаном для выравнивания давления в скважинном оборудовании без слива жидкости из технологических труб, содержащим корпус с основным каналом, сообщенным сверху с технологическими трубами, а снизу со скважинным оборудованием, поршень, установленный в основном канале, подпружиненный вверх и перекрывающий сообщение основного канала со скважинным оборудованием в верхнем положении.

Новым является то, что корпус снабжен дополнительным каналом, сообщающим основной канал с используемым оборудованием и выполненным с возможностью перекрытия поршнем в его нижнем положении, а основной канал ниже поршня сообщен со скважинным пространством.

Новым является также то, что пружина выполнена с возможностью регулирования степени ее сжатия.

Новым является также то, что основной канал оснащен седлом, выполненным с возможностью герметичного взаимодействия с поршнем в его верхнем положении.

Сущность изобретения заключается в том, что во время закачки жидкости в скважинное оборудование на поршень золотника сверху действует давление закачки, а снизу - гидростатическое давление столба жидкости в скважине, а не рабочее давление в оборудовании.

На фиг.1 показана схема клапана в закрытом положении.

На фиг.2 показана схема клапана в открытом положении.

На фиг.3 показана схема клапана в закрытом положении при выполнении верхнего торца в виде клапана.

Клапан (фиг.1) содержит корпус 1, соединенный снизу с используемым оборудованием 2, а сверху колонной технологических труб 3. Корпус 1 содержит цилиндрический канал 4, сообщенный сверху с полостью технологических труб 2, а снизу каналом 5 с полостью скважины. Канал 4 верхним отверстием 6 и нижним 7 сообщен каналом 8 с полостью используемого оборудования 3.

Внутри канала 4 размещен поршень 9, содержащий верхний шток 10 с резьбой 11, взаимодействующей через шайбу 12 и гайку 13 с пружиной сжатия 14. Ниже поршень 9 имеет нижний шток 15 с ограничителем 16, а канал 4 в нижней части имеет расточку 17. Штоки 10 и 15 имеют меньший диаметр, чем поршень 9 и канал 4, а ограничитель - пазы 18 для перетока жидкости.

На фиг.3 показан вариант исполнения, когда поршень 9 выполнен в верхней части в виде конического или сферического клапана 19, а канал 4 с сужением 20, имеющим в нижней части седло 21. Ограничитель 16 в этой конструкции не нужен, его роль выполняет клапан 19.

Работает клапан следующим образом.

При отсутствии закачки жидкости в технологические трубы 2 (фиг.1) клапан находится в закрытом положении, т.е. поршень 9 перекрывает отверстие 6, а полость оборудования 3 через канал 8, отверстия 7 и каналом 5 сообщена со скважиной. В этом положении пружина 14, упираясь в шайбу 12 и гайку 13, тянет за верхний шток 10 поршень 9 вместе с нижним штоком 15 и ограничителем 16, который упирается в уступ на переходе канала 4 в расточки 17. При этом отверстие 6 перекрыто поршнем 9, а полость оборудования 3 сообщена через канал 8, отверстие 7, канал 4, расточку 17 и канал 5 с полостью скважины. На поршень действует сила от разницы гидростатических давлений технологических труб и скважины, которую преодолевает пружина, удерживающая поршень 9 в верхнем закрытом положении.

При работе с оборудованием 3 (фиг.2) в технологические трубы 2 производят закачку жидкости под давлением, превышающим гидростатическое давление в скважине. Перепад давлений, действующий на поршень 9, преодолевает силу сжатия пружины 14 и перемещает его вниз, пока шток 15 с ограничителем 16 не достигнет дна расточки 17. В этом положении поршень 9 перекрывает отверстие 7, прерывая сообщение полости оборудования 3 со скважиной, а канал 5 остается открытым, сообщая полость расточки 17 со скважиной и обеспечивая давление под поршнем 9, равным скважинному гидростатическому. В результате давление в оборудовании 3 поднимается до необходимого, и оно осуществляет работу, для которой предназначено, например, как в прототипе, перфорацию эксплуатационной колонны. При этом на поршень 9 постоянно действует перепад давлений, равный по величине разнице от суммы давлений закачки с гидростатическим в технологических трубах и гидростатическим в скважине. Поэтому пока есть избыточное давление жидкости, клапан находится в открытом положении без всякого уменьшения давления закачки даже при полном отсутствии движения закачиваемой жидкости.

После окончания работ или цикла закачку жидкости прекращают и выравнивают давление на устье с атмосферным. Перепад давлений на поршне 9 выравнивается или просто уменьшается (если статический уровень в скважине ниже, чем в технологических трубах) и пружина 14 переводит поршень 9 в верхнее положение, как на фиг.1. При этом поршень 9 перекрывает канал 5, предотвращая вытекание жидкости из технологических труб 2 и открывает выход жидкости из оборудования 3 через канал 8, отверстие 7, канал 4, расточку 17 и отверстие 5 в скважину. Давление в оборудовании 3 выравнивается с гидростатическим в скважине, и оно приходит в готовность к следующему циклу работ. Технологические трубы 2 остаются заполненными и готовыми к следующему циклу работ без ожидания их заполнения.

Силой предварительного сжатия пружины 14, которую регулируют положением гайки 13 и шайбы 12 на штоке 10 с резьбой 11, определяются давление открытия клапана и высота удерживаемого столба жидкости. Регулировка позволяет настраивать пружину 14 в зависимости от фактического уровня жидкости в скважине.

Что касается работы клапана с седлом 21 (фиг.3), то его работа отличается лишь тем, что в закрытом положении, когда поршень 9 находится в верхнем положении, при этом поршень 9 верхним торцом, выполненным в виде клапана 19, садится на седло 21 сужения 20. Этим обеспечивается лучшая герметичность, чем у поршня 9 и снижается утечка из труб 3 за время ожидания следующего цикла.

Пружина 14 может быть размещена под ограничителем 16 (на фиг.1, 2 и 3 не показан), но в этом случае размер ее будет ограничен и усложнится регулировка.

Таким образом, предложенный клапан обеспечивает быстрое снижение давления в оборудовании до гидростатического и сокращение времени подготовки к следующему циклу при циклической работе. При этом во время закачки жидкости исключаются закрытие клапана и потеря части напора, так как на поршне за время цикла сохраняется постоянный перепад давлений. Особенно эффективно применение клапана в скважинах с низким статическим уровнем, где много времени уходит на выравнивание уровней в технологических трубах и скважине, а затем их заполнение.

Клапан может быть применен при работе с забойным гидромеханическими домкратом и перфоратором, гидравлическими якорями и другим оборудованием, требующим для работы многократной закачки жидкости с последующим выравниванием давления с гидростатическим в скважине.

Похожие патенты RU2466268C1

название год авторы номер документа
Всасывающий клапан штангового насоса 2021
  • Верисокин Александр Евгеньевич
  • Верисокина Александра Юрьевна
  • Шиян Станислав Иванович
  • Шаблий Илья Игоревич
RU2771831C1
КЛАПАН ДЛЯ ЗАКАЧКИ ЖИДКОСТИ В СКВАЖИНУ 2019
  • Валеев Мурад Давлетович
  • Ахметгалиев Ринат Закирович
  • Соловьев Роман Валерьевич
  • Мельниченко Виктор Евгеньевич
  • Купавых Вадим Андреевич
  • Рашитов Ильдар Разяпович
  • Ехлаков Константин Геннадьевич
RU2734286C1
СКВАЖИННЫЙ КЛАПАН-ОТСЕКАТЕЛЬ 2012
  • Бекетов Сергей Борисович
  • Машков Виктор Алексеевич
RU2516708C2
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ПЛАСТОВ 1993
  • Снежко М.П.
  • Сильвестров В.Р.
  • Бурдо В.Б.
RU2089728C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПЛАСТ 1994
  • Левшин Тимофей Сергеевич
RU2097535C1
СКВАЖИННЫЙ КЛАПАН-ОТСЕКАТЕЛЬ 2017
  • Аминев Марат Хуснуллович
  • Лукин Александр Владимирович
  • Ахмадеев Адель Рашитович
  • Гималетдинов Фаниль Альтафович
RU2651860C1
КЛАПАН-ОТСЕКАТЕЛЬ 2017
  • Агасарян Артем Армаисович
  • Белкин Игорь Валерьевич
  • Верисокин Александр Евгеньевич
  • Шейко Игорь Викторович
  • Машков Виктор Алексеевич
  • Паросоченко Сергей Анатольевич
RU2644312C1
ГИДРОЗАМОК 1997
  • Сорокин В.П.
RU2132005C1
Клапан перепускной управляемый 2020
  • Оснос Владимир Борисович
  • Ямалтдинов Ринат Римович
  • Асылгараева Алия Шарифзяновна
RU2730156C1
СКВАЖИННОЕ КЛАПАННОЕ УСТРОЙСТВО 2011
  • Ахмедзянов Олег Харисович
RU2455459C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 466 268 C1

Реферат патента 2012 года КЛАПАН ДЛЯ ВЫРАВНИВАНИЯ ДАВЛЕНИЯ В СКВАЖИННОМ ОБОРУДОВАНИИ

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к эксплуатации и ремонту скважин. Клапан содержит корпус с основным каналом, сообщенным сверху с технологическими трубами, а снизу со скважинным оборудованием, поршень, установленный в основном канале, подпружиненный вверх и перекрывающий сообщение основного канала со скважинным оборудованием в верхнем положении. Корпус снабжен дополнительным каналом, сообщающим основной канал с используемым оборудованием и выполненным с возможностью перекрытия поршнем в его нижнем положении, а основной канал ниже поршня сообщен со скважинным пространством. Пружина поршня может быть выполнена с возможностью регулирования степени ее сжатия. Основной канал может быть оснащен седлом, выполненным с возможностью герметичного взаимодействия с поршнем в его верхнем положении. Технический результат заключается в обеспечении быстрого снижения давления в оборудовании до гидростатического и сокращении времени подготовки к следующему циклу при циклической работе. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Формула изобретения RU 2 466 268 C1

1. Клапан для выравнивания давления в скважинном оборудовании без слива жидкости из технологических труб, содержащий корпус с основным каналом, сообщенным сверху с технологическими трубами, а снизу - со скважинным оборудованием, поршень, установленный в основном канале, подпружиненный вверх и перекрывающий сообщение основного канала со скважинным оборудованием в верхнем положении, отличающийся тем, что корпус снабжен дополнительным каналом, сообщающим основной канал с используемым оборудованием и выполненным с возможностью перекрытия поршнем в его нижнем положении, а основной канал ниже поршня сообщен со скважинным пространством.

2. Клапан по п.1, отличающийся тем, что пружина поршня выполнена с возможностью регулирования степени ее сжатия.

3. Клапан по п.1 или 2, отличающийся тем, что основной канал оснащен седлом, выполненным с возможностью герметичного взаимодействия с поршнем в его верхнем положении.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2012 года RU2466268C1

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЗДАНИЯ ПЕРФОРАЦИОННЫХ КАНАЛОВ В ОБСАДНОЙ КОЛОННЕ СКВАЖИНЫ 2009
  • Габдуллин Рафагат Габделвалиевич
  • Кадыров Альберт Хамзеевич
  • Страхов Дмитрий Витальевич
  • Оснос Владимир Борисович
  • Асадуллин Марат Фагимович
  • Зиятдинов Радик Зяузятович
RU2395671C1
Аксиально-поршневая гидромашина 1981
  • Лебедчиков Николай Николаевич
  • Шувалов Александр Иванович
  • Агафонов Валентин Евгеньевич
  • Гельман Алексей Соломонович
  • Козырев Михаил Александрович
  • Павлов Игорь Александрович
  • Фурман Федор Абрамович
SU985409A1
ТАМПОНАЖНОЕ УСТРОЙСТВО 1991
  • Лобанов Б.С.
RU2085699C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРФОРАЦИИ СТВОЛА СКВАЖИНЫ 1996
  • Габдуллин Р.Г.
  • Оснос В.Б.
  • Страхов Д.В.
RU2105137C1
ГИДРОУДАРНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ СКВАЖИНЫ ОТ ПЕСЧАНОЙ ПРОБКИ 2005
  • Машков Виктор Алексеевич
  • Кустов Владимир Васильевич
  • Кулиш Дмитрий Николаевич
  • Сингуров Александр Александрович
  • Андрианов Григорий Вячеславович
  • Бекетов Сергей Борисович
  • Косяк Анатолий Юрьевич
RU2303121C2
ШОВНЫЕ НИТИ С ЗАЗУБРИНАМИ И СТОПОРАМИ ДЛЯ ТАМПОНОВ И СПОСОБЫ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ 2010
  • Линд Дэвид К. Ср.
  • Нороки Джесс Г.
  • Ферман Деннис Л.
  • Христов Красимира
  • Перкинз Джейсон Т.
RU2535616C2
CN 201081027 Y, 02.07.2008.

RU 2 466 268 C1

Авторы

Гарифов Камиль Мансурович

Кадыров Альберт Хамзеевич

Рахманов Илгам Нухович

Глуходед Александр Владимирович

Балбошин Виктор Александрович

Воронин Николай Анатольевич

Аюпов Илья Шакирзянович

Сираев Марат Динисович

Арчибасов Павел Сергеевич

Даты

2012-11-10Публикация

2011-05-31Подача