БЛОК ИЗОЛИРУЮЩЕГО КЛАПАНА-ОТСЕКАТЕЛЯ ЗАТРУБНОГО ПРОСТРАНСТВА Российский патент 2020 года по МПК E21B33/43 E21B34/04 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к блоку изолирующего клапана-отсекателя затрубного пространства, соединенному с трубной подвеской оборудования подводной скважины. Изолирующий клапан-отсекатель затрубного пространства предназначен для открытия и закрытия связи по текучей среде с затрубным пространством подводной скважины и создания барьера скважины в закрытом положении.

Предшествующий уровень техники

Известно множество конструкций изолирующих клапанов-отсекателей затрубного пространства. Изолирующий клапан-отсекатель затрубного пространства иногда называют клапаном затрубного пространства или клапаном доступа к затрубному пространству и т.д. Изолирующий клапан-отсекатель затрубного пространства, установленный в трубной подвеске, образует барьер скважины между затрубным пространством и окружающей средой, если над трубной подвеской не установлена подводная фонтанная елка. Если подводная фонтанная елка установлена над трубной подвеской, изолирующий клапан-отсекатель затрубного пространства должен быть открыт, оставляя открытой траекторию потока текучей среды между затрубным пространством и фонтанной елкой.

Одна из конструкций показана в публикации международной заявки на патент WO 0173256. В указанной конструкции трубная подвеска содержит изолирующий клапан-отсекатель затрубного пространства в виде шиберной заслонки. Эта заслонка предназначена для возвратно-поступательного перемещения в вертикальном направлении между открытым и закрытым положениями. Траектория потока текучей среды проходит перпендикулярно возвратно-поступательному направлению движения заслонки, которая путем перемещения открывает и закрывает указанную траекторию потока.

Другая конструкция показана в патентной публикации US 6840323. В этом случае закрепленное седло клапана расположено в отверстии гильзы клапана. При перемещении гильзы клапана закрепленное седло перемещается относительно гильзы клапана из части с большим диаметром в часть с малым диаметром. Находясь в части с малым диаметром, закрепленное седло клапана плотно прижимается к гильзе клапана, закрывая при этом траекторию потока текучей среды. При этомследует отметить, что текучая среда проходит через отверстие гильзы клапана. Кроме того, текучая среда проходит в непосредственном контакте с уплотнениями седла клапана и с противоположной уплотняющей поверхностью отверстия гильзы.

Еще одна конструкция раскрыта в патентной публикации США US 5706893. Этот клапан напоминает шиберную заслонку, в которой шибер выступает горизонтально из расположенной по центру поворотной гильзы. Шибер имеет отверстие, которое совмещается с вертикальной траекторией потока в открытом положении, и которое выводится из вертикальной траектории потока в закрытом положении.

WO 2010022170 описывает конструкцию, в которой гильза клапана установлена параллельно проточному каналу с возможностью осевого перемещения. Гильза клапана является полой и имеет верхнее и нижнее отверстия. В первом (открытом) осевом положении верхнее отверстие совмещается с проточным отверстием, сообщающимся с проточным каналом, в то время как нижнее отверстие сообщается с затрубным пространством. Во втором (закрытом) осевом положении, как верхнее, так и нижнее отверстие совмещаются с цилиндрической стенкой, внутри которой установлена гильза клапана.

Раскрытие изобретения

Согласно первому аспекту настоящего изобретения обеспечен блок изолирующего клапана-отсекателя затрубного пространства, который является частью трубной подвески, при этом указанный блок изолирующего клапана-отсекателя затрубного пространства (анг. annulus isolation valve assembly, AIV assembly) содержит проходной канал клапана с отверстием для текучей среды. Блок изолирующего клапана-отсекателя затрубного пространства содержит также выдвижную гильзу, которая установлена в проходном канале клапана и имеет осевой канал. Кроме того, выдвижная гильза имеет радиальное отверстие. Гидравлический поршень функционально соединен с выдвижной гильзой. Согласно первому аспекту настоящего изобретения выдвижная гильза содержит осевое отверстие для текучей среды, которое имеет связь по текучей среде с радиальным отверстием гильзы.

Блок изолирующего клапана-отсекателя затрубного пространства является частью узла трубной подвески, т.е., он, либо представляет собой составную часть трубной подвески, в частности, встроенную в основной корпус трубной подвески, либо может быть присоединен к основному корпусу трубной подвески, в частности, снизу.

Блок изолирующего клапана-отсекателя затрубного пространства находится в открытом режиме или положении, когда отверстие гильзы совмещено с отверстием для текучей среды или по меньшей мере имеет с ним связь по текучей среде. Таким образом, выдвижная гильза может перемещаться в открытый режим и закрытый режим, открывая и закрывая изолирующий клапан-отсекатель затрубного пространства.

В открытом режиме блока клапана траектория потока текучей среды проходит через выдвижную гильзу. В частности, траектория потока текучей среды через выдвижную гильзу проходит между осевым отверстием и радиальным отверстием (отверстием гильзы). Вследствие этого давление текучей среды создает силу, действующую на выдвижную гильзу. Таким образом, оператор может управлять перемещением выдвижной гильзы, регулируя давление текучей среды, входящей в осевое отверстие.

Блок изолирующего клапана-отсекателя затрубного пространства предпочтительно содержит также главную гидравлическую открываемую камеру и главную гидравлическую закрываемую камеру.

Отверстие гильзы предпочтительно расположено в осевом направлении между осевым отверстием для текучей среды и закрытой концевой частью гильзы. При этом предусмотрена вспомогательная гидравлическая закрываемая камера, которая ограничена по меньшей мере закрытой концевой частью гильзы, первым концом проходного канала клапана и проходным каналом клапана.

Таким образом, вспомогательная гидравлическая закрываемая камера может быть эффективным образом ограничена в осевом направлении закрытой концевой частью гильзы и первым концом проходного канала клапана, а в радиальном направлении -стенками проходного канала клапана.

Можно также представить варианты осуществления, в которых главная и вспомогательная гидравлическая закрываемая камера меняются местами. В таких вариантах осуществления камера между закрытой концевой частью гильзы и первым концом проходного канала клапана будет представлять собой главную гидравлическую закрываемую камеру, которую оператор использует при нормальной эксплуатации.

В некоторых вариантах осуществления блок изолирующего клапана-отсекателя затрубного пространства может быть установлен вертикально или наклонно. При этом первый конец проходного канала клапана является нижним концом проходного канала клапана. Кроме того, закрепленная вставная гильза входит в канал гильзы и образует часть стенки главной гидравлической открываемой камеры. Гидравлический поршень представляет собой бурт, выступающий радиально из выдвижной гильзы.

В одном варианте осуществления предусмотрен поршневой компенсатор, имеющий связь по текучей среде с главной гидравлической закрываемой камерой или со вспомогательной гидравлической закрываемой камерой. При этом данный поршневой компенсатор содержит указатель положения.

В таком варианте осуществления оператор может определять положение выдвижной гильзы, контролируя показания указателя положения.

В одном варианте осуществления первый конец проходного канала клапана находится в корпусе клапана, который соединен с нижней частью основного корпуса узла трубной подвески. Корпус клапана может быть предпочтительно присоединен к основному корпусу трубной подвески при помощи болтов, что упрощает его демонтаж.

Согласно второму аспекту настоящего изобретения обеспечен способ перевода блока изолирующего клапана-отсекателя затрубного пространства узла трубной подвески из закрытого режима в открытый режим, при этом узел трубной подвески установлен в оборудовании устья подводной скважины под подводной фонтанной елкой. Блок изолирующего клапана-отсекателя затрубного пространства образует затвор между затрубным пространством и затрубным каналом подводной фонтанной елки, при этом указанный способ содержит следующие операции:

а) стравливание давления в главной гидравлической закрываемой камере;

б) приложение давления текучей среды в затрубном канале подводной фонтанной елки, что заставляет выдвижную гильзу блока изолирующего клапана-отсекателя затрубного пространства перемещаться вниз из закрытого положения в открытое положение.

При установке в оборудовании устья подводной скважины узел трубной подвески обычно размещают внутри устья скважины или в подвесной головке лифтовой колонны между устьем скважины и подводной фонтанной елкой.

Операция а) может также содержать стравливание давления во вспомогательной гидравлической закрываемой камере.

Согласно третьему аспекту настоящего изобретения обеспечен способ определения или подтверждения открытого режима блока изолирующего клапана-отсекателя затрубного пространства узла трубной подвески, установленного в оборудовании устья скважины под подводной фонтанной елкой. Блок изолирующего клапана-отсекателя затрубного пространства содержит гидравлическую закрываемую камеру и гидравлическую открываемую камеру. Указанный способ содержит следующие операции:

а) вентиляция гидравлической закрываемой камеры после перемещения выдвижной гильзы из закрытого положения в открытое положение за счет приложения гидравлического давления в гидравлической открываемой камере;

б) герметизация гидравлической закрываемой камеры;

в) приложение гидравлического давления в гидравлической открываемой камере при одновременном осуществлении мониторинга давления текучей среды в гидравлической закрываемой камере.

Для реализации этого способа в соответствующей позиции может быть установлен манометр, который обеспечивает измерение давления текучей среды в гидравлической закрываемой камере во время выполнения операции в). Если измеряемое давление изменяется и превышает определенное пороговое значение, то это является показателем того, что выдвижная гильза не находится в открытом положении. Если изменение давления происходит ниже указанного порогового значения, то это указывает на отсутствие перемещения выдвижной гильзы, поскольку повторное повышение давления в гидравлической открываемой камере не оказывает влияния на выдвижную гильзу. Это также подтверждает нахождение выдвижной гильзы в открытом положении.

Краткое описание чертежей

Настоящее изобретение описано выше в общем виде, при этом далее следует пример варианта его осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых показаны:

фиг. 1 - вид в разрезе узла трубной подвески, содержащего блок изолирующего клапана-отсекателя затрубного пространства согласно изобретению, который находится в закрытом режиме;

фиг. 2 - вид в разрезе узла трубной подвески, показанного на фиг. 1, в направлении, перпендикулярном виду, показанному на фиг. 1;

фиг. 3 - вид, аналогичный фиг. 1, но блок изолирующего клапана-отсекателя затрубного пространства показан в открытом режиме;

фиг. 4 - вид, аналогичный фиг. 2, но блок изолирующего клапана-отсекателя затрубного пространства показан в открытом режиме;

фиг. 5 - вид в разрезе в увеличенном масштабе блока изолирующего клапана-отсекателя затрубного пространства, показанного на предыдущих чертежах, в закрытом режиме;

фиг. 6 - вид в разрезе в увеличенном масштабе блока изолирующего клапана-отсекателя затрубного пространства, соответствующего фиг. 5, но показанного в открытом режиме;

фиг. 7 - вид в аксонометрии другого варианта осуществления узла трубной подвески, содержащего блок изолирующего клапана-отсекателя затрубного пространства согласно изобретению;

фиг. 8 - вид в разрезе узла трубной подвески, показанного на фиг. 7;

фиг. 9 - другой вид в разрезе узла трубной подвески, показанного на фиг. 8, внаправлении, перпендикулярном направлению на фиг. 8, и показывающий блок изолирующего клапана-отсекателя затрубного пространства в закрытом режиме;

фиг. 10 - вид в разрезе в увеличенном масштабе, соответствующий виду с фиг. 9, но блок изолирующего клапана-отсекателя затрубного пространства показан в открытом режиме;

фиг. 11 - схематическое изображение вспомогательного гидравлического закрываемого канала согласно особому варианту осуществления; и

фиг. 12 - принципиальное изображение узла трубной подвески, установленного в устье скважины на дне моря.

Осуществление изобретения

На фиг. 1 показан вид сбоку в разрезе трубной подвески 100. Трубная подвеска 100 обычно представляет собой часть оборудования устья скважины (не показано), включая устье скважины, расположенное поверх подводной скважины и подводную фонтанную елку, установленную над устьем скважины. Трубная подвеска 100, показанная на фиг. 1, устанавливается в оборудовании устья скважины под фонтанной елкой, в частности, в устье скважины или в подвесной головке лифтовой колонны между устьем скважины и фонтанной елкой. Во время работы лифтовая колонна спускается вниз от трубной подвески в подводную скважину.

В трубной подвеске 100 имеется рабочий канал 101. При этом рядом с рабочим каналом 101 в основном корпусе трубной подвески предусмотрен канал 103 доступа к затрубному пространству. Канал 103 доступа к затрубному пространству обеспечивает связь по текучей среде между затрубным пространством насосно-компрессорных труб, находящимся под трубной подвеской 100, и фонтанной елкой, установленной над трубной подвеской.

Если фонтанная елка установлена над трубной подвеской 100, стингер (не показан) проходит вниз от фонтанной елки к стыковочному устройству 12 стингера, расположенному в верхней части трубной подвески 100.

Если фонтанная елка не установлена над трубной подвеской 100, доступ к затрубному пространству должен быть закрыт.В этом случае в канале 103 доступа к затрубному пространству устанавливают изолирующий блок 1 клапана-отсекателя затрубного пространства.

На фиг. 2 показан вид сбоку той же самой трубной подвески 100, которая показана на фиг. 1, в разрезе через блок 1 изолирующего клапана-отсекателя затрубного пространства в направлении, перпендикулярном виду, показанному на фиг. 1. Блок 1 изолирующего клапана-отсекателя затрубного пространства содержит выдвижную гильзу 11, которая установлена в проходном канале 5 клапана. Выдвижная гильза 11 предназначена для осевого перемещения в проходном канале 5 клапана между открытым и закрытым положениями. Таким образом, блок 1 изолирующего клапана-отсекателя затрубного пространства находится в открытом режиме, когда выдвижная гильза 11 находится в открытом положении, и в закрытом режиме, когда выдвижная гильза 11 находится в закрытом положении. Это более подробно поясняется ниже.

Перемещаясь между открытым и закрытым положениями, соответственно, выдвижная гильза 11 открывает и прерывает связь по текучей среде с нижним клапанным каналом 10. Нижний клапанный канал 10 образует по меньшей мере часть траектории потока текучей среды, которая ведет в затрубное пространство.

На фиг. 1 и 2 блок 1 изолирующего клапана-отсекателя затрубного пространства показан в закрытом режиме, при этом виды на фиг. 3 и 4, соответственно, показывают блок 1 изолирующего клапана-отсекателя затрубного пространства в открытом режиме. Для специалистов в данной области техники очевидно, что на фиг. 3 и 4, выдвижная гильза 11 находится в более низком положении, чем на фиг. 1 и 2.

Для более подробного описания функции блока 1 изолирующего клапана-отсекателя затрубного пространства согласно одному варианту осуществления изобретения рассмотрим виды в разрезе, показанные на фиг 5 и 6 в увеличенном масштабе.

На фиг. 5 блок 1 изолирующего клапана-отсекателя затрубного пространства показан в закрытом режиме, как и на фиг. 1 и 2.

В основном корпусе 3 трубной подвески предусмотрен проходной канал 5 клапана. Проходной канал 5 клапана имеет закрытый нижний конец 7. На некотором расстоянии в осевом направлении над закрытым нижним концом 7 проходной канал 5 клапана имеет два отверстия 9 для текучей среды. Отверстия 9 для текучей среды имеют соединение по текучей среде с затрубным пространством через нижний клапанный канал 10. В показанном варианте осуществления блок 1 изолирующего клапана-отсекателя затрубного пространства содержит два отверстия 9 для текучей среды, которые совмещаются с соответствующими отверстиями 17 выдвижной гильзы 11. В других вариантах осуществления может быть только одна пара, состоящая из отверстия 9 для текучей среды и отверстия 17, или даже больше, чем две пары.

В проходном канале 5 клапана установлена выдвижная гильза 11. Выдвижная гильза 11 предназначена для возвратно-поступательного перемещения в проходном канале 5 клапана в осевом (вертикальном) направлении. Выдвижная гильза 11 имеет канал 13 и нижний конец 15. На некотором расстоянии над нижним концом 15 гильзы в канале 13 предусмотрено сквозное отверстие 17. На фиг. 5 отверстие 17 гильзы находится на одном уровне с частью стенки проходного канала 5 клапана. При перемещении выдвижной гильзы 11 вниз в осевом направлении отверстие 17 гильзы может быть совмещено с отверстием 9 для текучей среды. Такое положение показано на фиг. 6. В этом совмещенном положении (фиг. 6) блок 1 изолирующего клапана-отсекателя затрубного пространства находится в открытом режиме, обеспечивая доступ к затрубному пространству.

В показанном варианте осуществления под отверстиями 17 выдвижной гильзы 11 расположена ее нижняя часть 19, которая является массивной (не содержит отверстий). Таким образом, эта нижняя часть 19 гильзы представляет собой закрытую концевую часть гильзы. Над отверстиями 17 гильзы проходит вверх канал 13 гильзы. В верхней части канала 13 гильзы установлен гидравлический поршень 21, который выступает радиально наружу от стенки 23 канала гильзы. Гидравлический поршень 21 может перемещаться между верхним и нижним положениями в канале 25 гидравлической камеры, которая представляет собой расширенную часть проходного канала 5 клапана.

К основному корпусу 3 трубной подвески 100 неподвижно прикреплена вставная гильза 27, которая входит на некоторое расстояние в канал 13 гильзы. Неподвижно закрепленная вставная гильза 27 имеет внутренний канал, открытый на обоих осевых концах и проходящий в осевом направлении параллельно каналу 25 гидравлической камеры. Верхняя часть канала 13 гильзы образует осевое отверстие 47 для текучей среды. В открытом режиме текучая среда из затрубного пространства может проходить через блок изолирующего клапана-отсекателя затрубного пространства по осевому отверстию 47 для текучей среды. Как показано на фиг. 5, неподвижная вставная гильза 27 входит в канал 13 гильзы через осевое отверстие 47 для текучей среды.

На фиг. 6 блок 1 изолирующего клапана-отсекателя затрубного пространства показан в открытом режиме. Блок 1 изолирующего клапана-отсекателя затрубного пространства содержит главную гидравлическую открываемую камеру 29, которая ограничена в радиальном направлении каналом 25 гидравлической камеры и неподвижно закрепленной вставной гильзой 27, а в осевом направлении ограничена гидравлическим поршнем 21 и верхним заплечиком 31 неподвижно закрепленной вставной гильзы 27.

На фиг. 5 можно видеть, что главная гидравлическая закрываемая камера 33 ограничена в радиальном направлении каналом 25 гидравлической камеры и выдвижной гильзой 11, а в осевом направлении ограничена гидравлическим поршнем 21 и упорным буртом 37 поршня в проходном канале 5 клапана.

Главный гидравлический закрываемый канал 35 связан с главной гидравлической закрываемой камерой 33 через основной корпус 3 трубной подвески 100. Соответственно, главный гидравлический открываемый канал 39 связан с главной гидравлической открываемой камерой 29. Поэтому, подавая гидравлическую рабочую среду под давлением в соответствующие главные гидравлические камеры 29, 33, оператор может управлять блоком 1 изолирующего клапана-отсекателя затрубного пространства, переводя его между открытым и закрытым положениями (фиг. 6 и 5, соответственно). Уплотнения 41 двунаправленного действия установлены соответствующим образом между наружной поверхностью выдвижной гильзы 11 и проходным каналом 5 клапана. Уплотнение 41 также предусмотрено между каналом гильзы и неподвижно закрепленной вставной гильзой 27. Уплотнения 41 двунаправленного действия могут быть образованы парой противоположно направленных односторонних уплотнений. В случае необходимости специалисты в данной области техники могут обеспечить соответствующие типы уплотнений.

Подачу гидравлической рабочей среды можно осуществлять различными способами, в частности, при помощи подводного аппарата с дистанционным управлением (анг. remotely operated vehicle, ROV), подводного модуля управления (анг. subsea control module, SCM) или других промежуточных устройств.

Обычно требуется, чтобы блок 1 изолирующего клапана-отсекателя затрубного пространства находился в открытом положении или режиме, если вертикальная фонтанная елка (не показана) установлена над трубной подвеской 100. При этом, если вертикальную фонтанную елку снимают, требуется, чтобы блок 1 изолирующего клапана-отсекателя затрубного пространства оставался закрытым, образуя барьер скважины.

Таким образом, возможность закрытия блока 1 изолирующего клапана-отсекателя затрубного пространства является критической. По этой причине предусмотрено резервное вспомогательное закрывающее устройство. Между закрытым нижним концом 7 проходного канала 5 клапана и нижним концом 15 гильзы расположена вспомогательная гидравлическая закрываемая камера 43. Вспомогательный гидравлический закрываемый канал 45 обеспечивает связь по текучей среде между источником гидравлической рабочей среды и вспомогательной гидравлической закрываемой камерой 43. При этом, если по какой-либо причине оператору не удается закрыть блок 1 изолирующего клапана-отсекателя затрубного пространства при помощи главного устройства, а именно, путем приложения гидравлического давления к главной гидравлической закрываемой камере 33, он может управлять выдвижной гильзой 11 путем приложения гидравлического давления внутри вспомогательной гидравлической закрываемой камеры 43.

Соответственно, существует также резервное или вспомогательное устройство для открытия блока 1 изолирующего клапана-отсекателя затрубного пространства в том случае, если оператор по какой-либо причине не может открыть блок 1 изолирующего клапана-отсекателя затрубного пространства путем приложения гидравлического давления внутри главной гидравлической открываемой камеры 29. В качестве вспомогательного устройства для перемещения выдвижной гильзой 11 в осевом направлении вниз, он может стравить давление в главной гидравлической закрываемой камере 33 и во вспомогательной гидравлической закрываемой камере 43. Затем он может создать давление текучей среды в канале 13 гильзы. Поскольку отверстия 17 гильзы имеют радиальное направление, в то время как осевое отверстие 47 для текучей среды проходит в осевом направлении, давление текучей среды в канале 13 гильзы создаст силу, направленную вниз и действующую на выдвижную гильзу 11. При этом выдвижная гильза 11 сможет перемещаться вниз в открытое положение (фиг. 6), в котором отверстия 17 гильзы совмещаются с отверстиями 9 для текучей среды проходного канала 5 клапана. Чтобы исключить противодействие вакуума, который образуется в главной гидравлической открываемой камере 29, перемещению выдвижной гильзы 11 в открытое положение, можно эффективным образом провентилировать указанную камеру.

В варианте осуществления, описанном выше со ссылками на фиг. 1-6, блок 1 изолирующего клапана-отсекателя затрубного пространства встроен в основной корпус 3 трубной подвески 100. Ниже описан другой вариант осуществления блока 1 изолирующего клапана-отсекателя затрубного пространства со ссылками на фиг. 7-10. В этом варианте осуществления блок 1 изолирующего клапана-отсекателя затрубного пространства установлен снаружи под основным корпусом 3 трубной подвески 100.

На фиг. 7 показан вид в аксонометрии трубной подвески 100, содержащей основной корпус 3 и рабочий канал 101. При помощи болтов 51 к нижней части основного корпуса 3 присоединен корпус 49 клапана. На фиг. 8 показан вид в разрезе трубной подвески 100 с фиг. 7. Как видно на чертеже, в данном случае стыковочное устройство 12 стингера находится в верхней части трубной подвески 100 и удалено в осевом направлении от блока 1 изолирующего клапана-отсекателя затрубного пространства.

Функция блока 1 изолирующего клапана-отсекателя затрубного пространства, показанного в этом втором варианте осуществления, соответствует функции варианта осуществления, описанного выше со ссылками на фиг. 1-6. Блок 1 изолирующего клапана-отсекателя затрубного пространства содержит выдвижную гильзу 11, которая установлена с возможностью возвратно-поступательного перемещения в проходном канале 5 клапана. На фиг. 9 показан вид в разрезе выдвижной гильзы 11 в верхнем положении, которое является закрытым положением. На виде в разрезе на фиг. 10 выдвижная гильза 11 показана в нижнем положении, которое является открытым положением.

Как и первый описанный вариант осуществления, этот вариант осуществления блока 1 изолирующего клапана-отсекателя затрубного пространства также содержит главную гидравлическую закрываемую камеру 33, главную гидравлическую открываемую камеру 29, а также вспомогательную гидравлическую закрываемую камеру 43. При этом, стравливая давление в гидравлических камерах, оператор может использовать давление в канале 13 гильзы для перемещения выдвижной гильзы вниз, в открытое положение.

Штифт 51 прикреплен к закрытому нижнему концу 7 проходного канала 5 клапана и проходит вверх в приемный канал 53 выдвижной гильзы 11. Как показывает вид в разрезе на фиг. 8, штифт 51 и приемный канал 53 расположены эксцентрично относительно проходного канала 5 клапана и выдвижной гильзы 11. В этом варианте осуществления проходной канал 5 клапана и выдвижная гильза 11 расположены концентрично. Поэтому штифт 51 предотвращает поворот выдвижной гильзы 11 в проходном канале 5 клапана. Предотвращение этого поворота обеспечивает корректное совмещение отверстий 17 гильзы с отверстиями 9 для текучей среды.

При этом в варианте осуществления, описанном выше со ссылками на фиг. 1-6, проходной канал 5 клапана и выдвижная гильза 11 имеют эксцентричное поперечное сечение, что предотвращает поворот выдвижной гильзы 11.

В обоих вариантах осуществления, описанных выше, отверстия 17 гильзы и отверстия 9 для текучей среды расположены на соответствующих концах наклонных траекторий потока текучей среды. Однако отверстия 17 гильзы и отверстия 9 для текучей среды могут быть также выполнены на концах радиально направленных траекторий потока текучей среды.

На фиг. 11 показана возможная схема подключения блока 1 изолирующего клапана-отсекателя затрубного пространства. Как указано выше, вспомогательный гидравлический закрываемый канал 45 соединен со вспомогательной гидравлической закрываемой камерой 43 (см., например, фиг. 5). Когда выдвижная гильза 11 опускается в открытое положение (фиг. 6), гидравлическая рабочая среда удаляется из вспомогательной гидравлической закрываемой камеры 43 и должна быть размещена за пределами вспомогательной гидравлической закрываемой камеры 43. Для этой цели поршневой компенсатор 55 соединен со вспомогательным гидравлическим закрываемым каналом 45 для размещения указанной гидравлической рабочей среды. Согласно этому варианту осуществления поршневой компенсатор 55 снабжен указателем, который в данном случае выполнен в виде указательного стержня 57. Положение указательного стержня 57 зависит от количества гидравлической рабочей среды, вытолкнутой из вспомогательной гидравлической закрываемой камеры 43. Таким образом, контролируя положение указательного стержня 57, оператор может проверять положение блока 1 изолирующего клапана-отсекателя затрубного пространства, т.е., находится ли он в открытом или закрытом режиме.

Как показано на фиг. 11, во вспомогательном гидравлическом закрываемом канале 45 предусмотрен также клапан 59. Клапан 59 вспомогательного гидравлического закрываемого канала может быть закрыт, чтобы зафиксировать блок 1 изолирующего клапана-отсекателя затрубного пространства в закрытом режиме, в то время как гидравлическая рабочая среда во вспомогательной гидравлической закрываемой камере 43 гидростатически блокирует выдвижную гильзу 11 в закрытом положении. На фиг. 11 показана также панель 61, предназначенная для связи с подводным аппаратом дистанционного управления.

Соответственно, клапаны гидравлических каналов могут быть эффективным образом установлены в главном гидравлическом закрываемом канале 35 и главном гидравлическом открываемом канале 39. Эти клапаны обычно представляют собой обратные клапаны, которые предназначены для удержания гидравлической рабочей среды в соответствующих гидравлических камерах (например, в камерах 43, 33, 29).

При этом, если над трубной подвеской 100 установлена подводная фонтанная елка, обратные клапаны открываются, передавая фонтанной елке функции управления гидравлической рабочей средой.

На фиг. 12 показано схематическое изображение оборудования устья подводной скважины с установленной на нем подводной фонтанной елкой. Устье 71 скважины расположено на дне 73 моря. В устье 71 скважины установлен узел 100 трубной подвески. Узел 100 трубной подвески имеет рабочий канал 101. Под рабочим каналом 101 расположена колонна 75 насосно-компрессорных труб, которая входит в подводную скважину 77. За пределами колонны 75 насосно-компрессорных труб расположено затрубное пространство 79. Как схематически показано на фиг. 12, блок 1 изолирующего клапана-отсекателя затрубного пространства имеет связь по текучей среде с затрубным пространством 79. Поверх узла 100 трубной подвески установлена вертикальная подводная фонтанная елка 81, содержащая рабочий канал, затрубный канал и соответствующие клапаны. Как известно специалистам в данной области техники, рабочий канал 101 узла трубной подвески может быть снабжен клапанами, запорными профилями или другими устройствами для закрытия рабочего канала. При этом следует отметить, что фиг. 12 представляет собой только неограничительную схематическую принципиальную иллюстрацию, которая служит для того, чтобы показать блок 1 изолирующего клапана-отсекателя затрубного пространства во взаимодействии с другими компонентами.

Группа изобретений относится к блоку изолирующего клапана-отсекателя затрубного пространства, соединенному с трубной подвеской оборудования подводной скважины. Блок изолирующего клапана-отсекателя затрубного пространства является частью узла трубной подвески и содержит проходной канал клапана с отверстием для текучей среды, выдвижную гильзу с осевым каналом, установленную в проходном канале клапана. Выдвижная гильза имеет радиальное отверстие. Гидравлический поршень функционально соединен с выдвижной гильзой. Главную гидравлическую открываемую камеру и главную гидравлическую закрываемую камеру. Выдвижная гильза содержит осевое отверстие для текучей среды, обеспечивающее связь по текучей среде с радиальным отверстием гильзы. Для осуществления способа перевода блока изолирующего клапана-отсекателя затрубного пространства узла трубной подвески из закрытого режима в открытый стравливают давления в главной гидравлической закрываемой камере. Прикладывают давление текучей среды в затрубном канале подводной фонтанной елки для выдвижения гильзы блока изолирующего клапана-отсекателя затрубного пространства и перемещения вниз из закрытого положения в открытое положение. Для осуществления способа определения открытого режима блока изолирующего клапана-отсекателя проводят вентиляцию гидравлической закрываемой камеры после перемещения выдвижной гильзы из закрытого положения в открытое положение. Герметизируют гидравлическую закрываемую камеру и прикладывают давление при одновременном осуществлении мониторинга давления текучей среды. Достигается технический результат - повышение надежности клапана-отсекателя затрубного пространства и повышение эффективности определения положения клапана. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Блок (1) изолирующего клапана-отсекателя затрубного пространства, представляющий собой часть узла (100) трубной подвески и содержащий:

- проходной канал (5) клапана, имеющий отверстие (9) для текучей среды;

- выдвижную гильзу (11), которая установлена в проходном канале (5) клапана и имеет осевой канал (13), а также радиальное отверстие (17);

- гидравлический поршень (21), функционально соединенный с выдвижной гильзой (11);

- главную гидравлическую открываемую камеру (29) и главную гидравлическую закрываемую камеру (33),

отличающийся тем, что

выдвижная гильза (11) содержит осевое отверстие (47) для текучей среды, которое имеет связь по текучей среде с радиальным отверстием (17) гильзы.

2. Блок по п. 1, отличающийся тем, что отверстие (17) гильзы расположено в осевом направлении между осевым отверстием (47) для текучей среды и закрытой концевой частью (19) гильзы, при этом вспомогательная гидравлическая закрываемая камера (43) ограничена по меньшей мере закрытой концевой частью (19) гильзы, первым концом (7) проходного канала (5) клапана и проходным каналом (5) клапана.

3. Блок по п. 2, отличающийся тем, что указанный блок установлен вертикально или наклонно, при этом первый конец (7) проходного канала (5) клапана представляет собой нижний конец проходного канала клапана, и при этом неподвижно закрепленная вставная гильза (27) входит в канал (13) гильзы и образует часть стенки главной гидравлической открываемой камеры (29), а гидравлический поршень (21) представляет собой бурт, выступающий радиально из выдвижной гильзы (11).

4. Блок по п. 2 или 3, отличающийся тем, что предусмотрен поршневой компенсатор (55), имеющий связь по текучей среде с главной гидравлической закрываемой камерой (33) или вспомогательной гидравлической закрываемой камерой (43), при этом поршневой компенсатор (55) содержит указатель (57) положения.

5. Блок по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что первый конец (7) проходного канала (5) клапана расположен в корпусе (49) клапана, который присоединен к нижней части основного корпуса (3) узла (100) трубной подвески.

6. Способ перевода блока (1) по любому из пп. 1-5, представляющего собой часть узла (100) трубной подвески, из закрытого режима в открытый режим, при этом узел (100) трубной подвески установлен в оборудовании устья подводной скважины под подводной фонтанной елкой, а блок (1) образует затвор между затрубным пространством и затрубным каналом подводной фонтанной елки, при этом указанный способ содержит следующие операции:

а) стравливание давления в главной гидравлической закрываемой камере (33);

б) приложение давления текучей среды в затрубном канале подводной фонтанной елки, что заставляет выдвижную гильзу (11) блока (1) перемещаться вниз из закрытого положения в открытое положение.

7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что операция а) содержит также следующую операцию:

- стравливание давления во вспомогательной гидравлической закрываемой камере (43).

8. Способ по п. 6 или 7, отличающийся тем, что операция а) содержит также

- перемещение отверстия (17) выдвижной гильзы (11) в положение, в котором устанавливается связь по текучей среде с нижним клапанным каналом (10), который сообщается с затрубным пространством.

9. Способ определения открытого режима блока (1) по любому из пп. 1-5, представляющего собой часть узла (100) трубной подвески, установленного в оборудовании устья скважины под подводной фонтанной елкой, при этом указанный способ содержит следующие операции:

а) вентиляция гидравлической закрываемой камеры (33) после перемещения выдвижной гильзы (11) из закрытого положения в открытое положение;

б) герметизация гидравлической закрываемой камеры (33);

в) приложение гидравлического давления в гидравлической открываемой камере (29) при одновременном осуществлении мониторинга давления текучей среды в гидравлической закрываемой камере (33).