СКВАЖИННЫЙ ОТСЕЧНОЙ КЛАПАН Российский патент 2013 года по МПК E21B34/08 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к погружным устройствам, предназначенным для дистанционного, многократного, герметичного перекрытия и разделения внутрискважинного пространства.

Известен скважинный клапан-отсекатель, содержащий корпус, установленный под пакером. В корпусе размещен плунжер с обратным клапаном, ограничительным кольцом и уплотнительными кольцами. В корпусе и плунжере выполнены проходные гидравлические каналы, расположенные соосно в положении "открыто". Плунжер связан при помощи штока с узлом фиксации и возвратной пружиной. На регулировочной шайбе установлен ловитель. Узел фиксации выполнен, в виде полого цилиндра, на внутренней поверхности которого размещены направляющий элемент и ограничитель, образующие синусоидальную канавку. [RU 2224087 C2, МПК E21B 34/06, опубл. 20.02.2004 г.]

Недостатком известной конструкции является низкая эффективность герметизации, так как не исключена возможность попадания механических примесей и парафинообразований в зоне между кольцом ограничителем и плунжером, что затруднит соосное совмещение каналов. Так же наличие уплотнительных элементов плунжера и цилиндра снижает срок службы и надежность устройства.

Также известен скважинный клапан-отсекатель содержащий корпус, запорный узел, механизм управления запорным узлом. Корпус обратных клапанов и запорный узел образуют полость, в которой размещен цилиндр механизма управления, гидравлически связанный с надклапанным пространством, и на нем размещена аварийная автоматическая система закрытия клапана отсекателя, настроенная на предельно допустимую для данной скважины пропускную способность. [RU 2099505 C1, МПК E21B 34/06, опубл. 20.12.1997 г.]

Недостатком известной конструкции является сложность конструкции и повышенные гидравлические сопротивления, как в устройстве перекрытия, так и в обратном клапане. Также при пульсирующем режиме работы скважины возможно срабатывание одноразовой аварийной системы, что приведет к срыву работы скважины и извлечению устройства из скважины.

Задачей, на которое направлено техническое решение, является дистанционное, многократное, надежное, герметичное разобщение внутрискважинного пространства, для исключения глушения скважины задавочной жидкостью, при проведении внутрискважинных работ.

Техническим результатом является, повышение эффективности процесса герметизации и разобщения внутрискважинного пространства, путем применения скважинного отсечного клапана новой конструкции.

Указанный технический результат достигается тем, что скважинный отсечной клапан содержит корпус с размещенными в нем клапанным узлом, приводящим и фиксирующим механизмами, а также присоединительными патрубками. Отсечной клапан выполнен, в виде полого цилиндра с отверстиями в корпусе, в нижней и верхней частях, для поступления жидкости из под клапанной и над клапанной зон. В верхней части, расположен поршень соединенный через шток с фиксирующим устройством, которое в свою очередь, соединено с клапанным узлом. Фиксирующее устройство состоит из двух цилиндрических деталей - венца и фиксатора, со шлицами на наружной поверхности, имеющие оппозитные торцевые зубцы с криволинейными поверхностями, обеспечивающие осевое проворачивание фиксатора и установку в обойме со внутренними шлицами, что обеспечивает многократность срабатывания устройства. Самоустанавливающийся клапан и уплотнение метал по металлу, обеспечивают надежную герметизацию.

На фиг.1 изображен отсечной клапан в положении «открыт», на фиг.2 изображен отсечной клапан в положении «закрыт», на фиг.3 изображено сечение клапана А-А, на фиг.4 изображено сечение клапана В-В.

Скважинный отсечной клапан (фиг.1) включает патрубок 1 соединенный резьбовым соединением с цилиндром 2 в котором расположены заглушка 3, фильтр 4, поршень 5 соединенный со штоком 6. Для привода в действие клапана 9, в корпусе 7 расположено фиксирующее устройство, состоящее из крышки 10, гильзы 11, обоймы 12, венца 13 и фиксатора 14. Фиксирующий механизм, через цапфу 15 соединен со штоком 8 на котором расположен клапан 9 перекрывающий отверстие в седле 18, расположенном между корпусом 17 и патрубком 19. Для удержания клапана в открытом состоянии в нижней части расположена пружина 21 упирающаяся в диск 16 и корпус 17. Для возврата поршня в исходное положение используется пружина 20. В верхней части корпуса 2 выполнены циркуляционные отверстия 22, для подачи рабочей жидкости. А в корпусе 17 выполнены отверстия 23, для циркуляции добываемой жидкости.

Скважинный отсечной клапан работает следующим образом.

Клапан устанавливается между гидравлическим якорем сверху и механическим пакером снизу, находящихся в скважине автономно, ниже глубины спуска насосного оборудования, но выше зоны перфорации. Спуск в скважину осуществляется в состоянии «открыто». При необходимости закрытия клапана, по затрубному пространству с поверхности, подается рабочая жидкость под давлением. Жидкость через циркуляционные отверстия 22 и фильтр 4 попадает в полость С между крышкой 3 и поршнем 5. Превысив сопротивление пружины 20, жидкость приводит поршень 5 в осевое движение. Тот в свою очередь, через шток 6 и цапфу 15 приводит в действие фиксатор 14. При осевом перемещении фиксатора 14 его торцевые зубцы с криволинейными поверхностями взаимодействуют с оппозитными торцевыми зубцами с криволинейными поверхностями венца 13, что заставляет одновременно фиксатор 14 совершать осевое и вращательное движение. Венец 13 и фиксатор 14 имеют на наружных поверхностях шлицы, которые входят в зацепление со внутренними шлицами в обойме 12. Ход поршня 5 рассчитан на перемещение фиксатора 14, до выхода из зацепления шлицев со шлицами обоймы 12, и поворот фиксатора 14 на 60°, после чего тот упирается о фиксирующие шлицы обоймы 12 и остается в выдвинутом положении. Вместе с фиксатором 14 перемещается шток 8 который прижимает клапан 9 к седлу 18. В результате жидкость из под клапанной зоны не поступает и полость D не сообщается с циркуляционными отверстиями 23. После закрытия клапана подача жидкости под давлением с поверхности прекращается, поршень 5 под действием пружины 20 возвращается в исходное положение. Для открытия клапана по затрубному пространству с поверхности, подается рабочая жидкость под давлением. Жидкость через циркуляционные отверстия 22 и фильтр 4 попадает в полость С между крышкой 3 и поршнем 5. Превысив сопротивление пружины 20, жидкость приводит поршень 5 в осевое движение. Тот в свою очередь, через шток 6 и цапфу 15 приводит в действие фиксатор 14. При осевом перемещении фиксатора 14 его торцевые зубцы с криволинейными поверхностями взаимодействуют с оппозитными торцевыми зубцами с криволинейными поверхностями венца 13, что заставляет одновременно фиксатор 14 совершать осевое и вращательное движение. Венец 13 и фиксатор 14 имеют на наружных поверхностях шлицы, которые входят в зацепление со внутренними шлицами в обойме 12. Ход поршня 5 рассчитан на перемещение фиксатора 14, до выхода из зацепления шлицев со шлицами обоймы 12, и поворот фиксатора 14 на 60°, после чего тот вместе с венцом 13 попадает в шлицы обоймы 12 и перемещается до упора в крышку 10, увлекая за собой цапфу 15, шток 8 с посаженным на нем диском 16, клапан 9. Таким образом, образуется циркуляция между полостью D и отверстиями 23, выводящие добываемую жидкость в над клапанное пространство.

Тем самым исключается необходимость глушения скважины задавочной жидкостью, при проведении внутрискважинных работ. Таким образом, предлагаемая конструкция скважинного отсечного клапана повышает его надежность отключения продуктивного пласта от скважины на время проведения в ней работ.

Скважинный отсечной клапан может быть изготовлен известными средствами и применен для работы с существующим оборудованием. Все это свидетельствует о наличии промышленной применимости предлагаемой конструкции скважинного отсекателя.

Изобретение относится к погружным устройствам, предназначенным для дистанционного, многократного, герметичного перекрытия и разделения внутрискважинного пространства. Клапан состоит из корпуса с размещенными в нем клапанным узлом, приводящим и фиксирующим механизмами, а также присоединительными патрубками. Клапан выполнен в виде полого цилиндра с отверстиями в корпусе в нижней и верхней частях для поступления жидкости из подклапанной и надклапанной зон. В верхней части расположен поршень, соединенный через шток с фиксирующим устройством, которое, в свою очередь, соединено с клапанным узлом. Фиксирующее устройство состоит из двух цилиндрических деталей - венца и фиксатора со шлицами на наружной поверхности, имеющими оппозитные торцевые зубцы с криволинейными поверхностями, обеспечивающие осевое проворачивание фиксатора и установку в обойме с внутренними шлицами, что обеспечивает многократность срабатывания устройства. Самоустанавливающийся клапан и уплотнение металл по металлу обеспечивают надежную герметизацию. Тем самым исключается необходимость глушения скважины задавочной жидкостью при проведении внутрискважинных работ. Технический результат заключается в повышении эффективности процесса герметизации и разобщения внутрискважинного пространства. 4 ил.

Скважинный отсечной клапан, включающий патрубок, соединенный резьбовым соединением с цилиндром, в котором расположены заглушка, фильтр, поршень, соединенный со штоком, клапан, фиксирующее устройство, состоящее из крышки, гильзы, обоймы, венца и фиксатора, цапфу, соединенную со штоком, на котором расположен клапан, перекрывающий отверстие в седле, расположенном между корпусом и патрубком в нижней части с пружиной, упирающейся в диск и корпус, с циркуляционными отверстиями на корпусе, отличающийся тем, что скважинный отсечной клапан выполнен в виде полого цилиндра с отверстиями в корпусе в нижней и верхней частях, в корпусе размещен клапанный узел, приводящий и фиксирующий механизмы, присоединительные патрубки, фиксирующее устройство представляет собой две цилиндрические детали - венец и фиксатор со шлицами на наружной поверхности, имеющие оппозитные торцевые зубцы с криволинейными поверхностями, обеспечивающие осевое проворачивание фиксатора и установку в обойме со внутренними шлицами, что обеспечивает многократность срабатывания устройства, а также самоустанавливающееся исполнение клапана и уплотнение "металл по металлу" обеспечивает надежную герметизацию.