ВСТАВНОЙ КЛАПАН-ОТСЕКАТЕЛЬ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2019 года по МПК E21B23/14 E21B34/10 

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано для добычи нефти.

Известен вставной клапан-отсекатель [СА 2586192 от 02.11.2004 или US 7891428 от 22.02.2011], содержащий корпус с продольным каналом и кольцеобразной полостью, соединительный элемент, уплотнительный элемент, смонтированный внутри продольного канала, каналы для потока жидкости, клапанное устройство с гильзой. Указанный вставной клапан устанавливается внутрь имеющегося в колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) трубного клапана-отсекателя, фиксируя его в открытом состоянии. Во время эксплуатации поток жидкости проходит через байпасные каналы, которые при необходимости закрываются с помощью клапанного устройства. Управление открытием и закрытием клапана осуществляется при помощи гидравлической линии трубного клапана-отсекателя.

Недостатком данного трубного клапана-отсекателя является необходимость его доработки (если он в рабочем состоянии, но есть необходимость спуска оборудования на кабеле, тросе, ГНКТ, то в этом случае проводится перфорация контрольной линии, которая после этого управляет вставным клапаном-отсекателем) для обеспечения функционирования вставного клапана-отсекателя.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому является конструкция вставного клапана-отсекателя [US 7967074, опубл. 28.01.11], содержащая корпус с продольным каналом, посадочный узел в верхней части с выдвижными плашками, соединительный элемент, каналы для потока жидкости, клапанные элементы, перемещающуюся под воздействием пружин гильзу и посадочный ниппель. Такой клапан-отсекатель может быть использован в случае отказа створчатого клапана-отсекателя, смонтированного в колонну насосно-компрессорных труб. При этом вставной клапан-отсекатель монтируется внутри отказавшего трубного клапана-отсекателя, приводит его в постоянно полностью открытое состояние и использует его гидравлическую контрольную линию.

Недостатком данного устройства является необходимость доработки имеющегося в колонне клапана-отсекателя и невозможность его использования по прямому назначению после извлечения вставного клапана-отсекателя. Это изобретение целесообразно использовать только в случае отказа основного (трубного) клапана. При необходимости активации (фиксации) основного клапана-отсекателя в закрытое положение из-за проходящих внутри питающей силовой линии или штанги этот вариант неприменим.

Задачей настоящего изобретения является разработка вставного клапана-отсекателя, сохраняющего работоспособность смонтированного в НКТ трубного клапана-отсекателя и предназначенного для эксплуатации УЭЦН, подвешенных на грузонесущем кабеле, проходящем через внутреннее пространство трубного клапана-отсекателя.

Указанный технический результат достигается тем, что вставной клапан-отсекатель, установленный внутри створчатого трубного клапана-отсекателя в колонне насосно-компрессорных труб и содержащий корпус с продольным каналом, посадочный ниппель с выдвижными плашками для фиксации внутри трубного клапана-отсекателя, имеющего посадочный ниппель, гидравлическую линию, кольцевые уплотнения и клапанное устройство с перемещающимся под воздействием пружин элементом, согласно изобретению, спущен на грузонесущем кабеле, гидравлическая линия представляет собой тройник, соединенный трубками с двумя клапанами, первый из которых подключен к трубному клапану-отсекателю в колонне НКТ, а второй подведен к пазу во внутренней части посадочного ниппеля, при этом перемещающимся элементом служит полая гильза, а клапанное устройство выполнено с возможностью совмещения отверстий в гильзе и корпусе.

Кроме того, клапаны на гидравлической линии настроены на открытие при различном давлении.

При использовании вставного клапана-отсекателя предлагаемой конструкции в универсальной НКТ (то есть в колонне, имеющей стандартный трубный клапан-отсекатель, работоспособный без патентуемого клапана) не происходит повреждения трубного клапана-отсекателя, смонтированного в колонну НКТ, так как после демонтажа вставного клапана-отсекателя трубный клапан отсекатель может использоваться по прямому назначению.

Трубный клапан-отсекатель может эксплуатироваться в обычном режиме, а при необходимости спуска оборудования на грузонесущем кабеле через трубный клапан-отсекатель вставной клапан устанавливается внутрь посадочного ниппеля. Трубный клапан-отсекатель в таком случае при монтаже вставного клапана остается постоянно открытым, а уплотнение внутреннего пространства осуществляется при необходимости вставным клапаном. В альтернативном втором варианте к вставному клапану-отсекателю идет отдельная гидравлическая контрольная линия (внутри колонны труб НКТ). Каждый клапан-отсекатель в таком случае управляется отдельно с поверхности.

Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен трубный клапан-отсекатель, продольный разрез; на фиг. 2 - вставной клапан-отсекатель, продольный разрез; на фиг. 3 - схема размещения вставного клапана-отсекателя внутри трубного; на фиг. 4 - схема расположения отдельной гидравлической контрольной линии.

Трубный клапан-отсекатель (фиг. 1), установлен в обсадной колонне скважины 1 на колонне НКТ 2. К клапану-отсекателю подведена гидравлическая управляющая линия 3, включающая в себя тройник 4 с выходными трубками 5 и 6. На конец НКТ 2 накручен посадочный ниппель 7, во внутренней полости которого выполнен кольцевой паз 8. Выходная трубка 6 через клапан 9 соединена с внутренней полостью посадочного ниппеля 7, а трубка 5 через клапан 10 - с корпусом клапана-отсекателя 11, насаженным на посадочный ниппель 7. Во внутренней полости корпуса 11 расположен поршень 12, под которым размещена сдвигаемая гильза 13, на которую надета пружина 14. В нижней части корпуса 11 установлена уплотнительная задвижка 15 в виде заслонки.

Вставной клапан-отсекатель (фиг. 2) смонтирован на грузонесущем кабеле 16 и включает в себя посадочный узел, содержащий локатор 17 с гильзой 18, пружиной 19 и выдвижными плашками 20. Ниже локатора 17 расположен уплотнительный узел, содержащий уплотнения 21 и 22, между которыми находится порт 23. Порт 23 соединяет внешнее пространство с поршнем 24, установленным в корпусе 25 с продольным каналом. Клапанное устройство содержит поршень 24, который контактирует с перемещающимся элементом в виде полой сдвигаемой гильзы 26, подпружиненной пружиной 27. В гильзе 26 имеются отверстия 28, которые могут быть совмещены с отверстиями 30, выполненными в корпусе вставного клапана-отсекателя, либо отделены от них уплотнением 29. В нижней части вставного клапана-отсекателя на кабеле 16 расположен второй уплотнительный узел 31.

Альтернативный вариант (фиг. 4) отличается тем, что вдоль грузонесущего кабеля 16 проложена дополнительная гидравлическая линия 32, предназначенная для управления открытием и закрытием вставного клапана-отсекателя независимо от трубного клапана-отсекателя, а гидравлическая контрольная линия 3 образована трубкой 5 с клапаном 10, подведенной к корпусу 11. Контрольная линия 3 может использоваться для управления трубным клапаном-отсекателем после извлечения вставного клапана-отсекателя.

Устройство монтируется следующим образом.

К корпусу 11 трубного клапана-отсекателя сверху прикручивается дополнительный посадочный ниппель 7 (возможна установка вместо или в дополнение к имеющемуся посадочному ниппелю клапана-отсекателя). Гидравлическая контрольная линия 3 через тройник 4 (или напрямую во втором варианте) присоединяется и к корпусу 11 трубного клапана-отсекателя и к посадочному ниппелю 7. Для открытия уплотнительной задвижки 15 в контрольную линию 3 подается заданное давление, которое открывает клапан 10 и сдвигает поршень 12, который в свою очередь сдвигает гильзу 13, открывающую задвижку 15. При этом в первом варианте давление в линии 3 должно быть ниже, чем давление, которое требуется для открытия клапана 9. При необходимости спуска установки на грузонесущем кабеле 16 внутрь трубного клапана-отсекателя, на грузонесущем кабеле 16 устанавливается вставной клапан-отсекатель, включающий локатор 17, который при спуске устанавливается напротив паза 8. Дополнительный цанговый инструмент спускается внутрь вставного клапана-отсекателя (на фиг. не показан, так как конструкция типовая и в состав вставного клапана не входит), проводит захват гильзы 18 по внутреннему диаметру и сдвигает ее. За счет этого выдвигаются плашки 20, которые заходят в пазы 8. После установки локатора 17 в паз 8 в контрольной линии 3 повышается давление до уровня, необходимого для открытия клапана 9. После открытия клапана 9 жидкость из трубки 6 поступает в порт 23, проникает к поршню 24 и сдвигает его. Поршень 24 в свою очередь сдвигает гильзу 26, в результате чего отверстия 28 совмещаются с отверстиями 30. При прекращении подачи давления через гидравлическую линию 3, или при его снижении, гильза 26 и поршень 24 под действием пружины 27 сдвигаются в верхнее положение, в результате чего отверстия 28 и 30 отделяются уплотнением 29 и вставной клапан-отсекатель оказывается изолированным. Поток жидкости через вставной клапан-отсекатель прекращается.

При использовании альтернативного варианта управление вставным клапаном отсекателем осуществляется через линию 32, через которую подводится давление к поршню 24, а далее управление осуществляется как в основном варианте.

При указанном способе монтажа вставного клапана-отсекателя не происходит повреждение контрольной линии трубного клапана-отсекателя, а, следовательно, он сохраняет свою работоспособность и может эксплуатироваться после извлечения вставного клапана-отсекателя.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть применено для добычи нефти. Вставной клапан-отсекатель устанавливается внутри трубного клапана-отсекателя в колонне насосно-компрессорных труб и содержит корпус с продольным каналом, верхний посадочный узел с выдвижными плашками для фиксации внутри трубного клапана-отсекателя, который имеет посадочный ниппель, гидравлическую линию, кольцевые уплотнения и клапанное устройство с перемещающимся под воздействием пружин элементом. Вставной клапан-отсекатель установлен на грузонесущем кабеле, гидравлическая линия снабжена трубками, соединенными с двумя клапанами. Первый клапан подключен к трубному клапану-отсекателю в колонне насосно-компрессорных труб, а второй подведен к порту во внутренней части посадочного ниппеля. Перемещающимся элементом служит полая гильза, а клапанное устройство выполнено в виде совмещающихся отверстий в гильзе и корпусе. В альтернативном варианте исполнения вставной клапан-отсекатель снабжен отдельной гидравлической линией, управляемой с поверхности и проходящей вдоль продольного канала корпуса. Технический результат заключается в сохранении работоспособности трубного клапана-отсекателя после извлечения вставного клапана-отсекателя. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Вставной клапан-отсекатель, установленный внутри трубного клапана-отсекателя в колонне насосно-компрессорных труб и содержащий корпус с продольным каналом, верхний посадочный узел с выдвижными плашками для фиксации внутри трубного клапана-отсекателя, имеющего посадочный ниппель, гидравлическую линию, кольцевые уплотнения и клапанное устройство с перемещающимся под воздействием пружин элементом, отличающийся тем, что вставной клапан-отсекатель установлен на грузонесущем кабеле, гидравлическая линия снабжена трубками, соединенными с двумя клапанами, первый из которых подключен к трубному клапану-отсекателю в колонне насосно-компрессорных труб, а второй подведен к порту во внутренней части посадочного ниппеля, перемещающимся элементом служит полая гильза, при этом клапанное устройство выполнено в виде совмещающихся отверстий в гильзе и корпусе.

2. Вставной клапан по п. 1, отличающийся тем, что гидравлическая линия с поверхности подключена к тройнику, из которого выведены две трубки, соединенные с клапанами.

3. Вставной клапан по п. 1, отличающийся тем, что клапаны на гидравлической линии настроены на открытие при различном давлении.

4. Вставной клапан-отсекатель, установленный внутри трубного клапана-отсекателя в колонне насосно-компрессорных труб и содержащий корпус с продольным каналом, верхний посадочный узел с выдвижными плашками для фиксации внутри трубного клапана-отсекателя, имеющего посадочный ниппель, гидравлическую линию, кольцевые уплотнения и клапанное устройство с перемещающимся под воздействием пружин элементом, отличающийся тем, что вставной клапан-отсекатель закреплен на грузонесущем кабеле и снабжен отдельной гидравлической линией, управляемой с поверхности, проходящей вдоль продольного канала корпуса, при этом перемещающимся элементом служит полая гильза, а клапанное устройство выполнено в виде совмещающихся отверстий в гильзе и корпусе.