КЛАПАН ПРОМЫВОЧНЫЙ Российский патент 2020 года по МПК E21B34/10 E21B37/06 

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к клапанным устройствам для скважин, оборудованных погружными центробежными насосами, преимущественно для очистки насосно-компрессорных труб (НКТ) технологическими растворами от асфальтосмолопарафиновых отложений (АСПО) и других механических примесей.

Известен клапан промывки насосно-компрессорных труб (патент RU 9474, МПК Е21В 34/10, публ. 16.03.99), включающий корпус, в котором установлен поршневой затвор, а также шариковый клапан, подпружиненный против потока нефти, в корпусе выполнены боковые отверстия для пропускания промывочной жидкости, корпус снабжен ограничителем и крышкой, установленными по разные стороны от упомянутых боковых отверстий, между которыми с возможностью свободного перемещения расположен поршневой затвор, с которым крышка образует клапанную пару с возможностью перекрытия этой парой боковых отверстий в одном крайнем положении поршневого затвора и открытия данных отверстий в другом крайнем положении поршневого затвора.

Недостатком известного клапана является низкая надежность, нестабильность срабатывания клапана.

Наиболее близким по технической сущности и принятый в качестве прототипа является скважинный узел установки для промывки насосно-компрессорных труб от асфальтосмолопарафиновых отложений (патент RU89599 U, МПК Е21В 37/00, публ. 10.12.2009), содержащий клапан, в корпусе которого установлен подпружиненный запорный элемент и выполнены каналы для прохода промывочной жидкости, входной канал клапана имеет возможность соединения с полостью НКТ, а выходной - с полостью обсадной трубы, в корпусе клапана выполнены продольные сквозные каналы для сообщения полости НКТ над корпусом клапана с полостью НКТ под корпусом, при этом входной канал обратного клапана расположен ниже выходного, а узел подпружинивания запорного элемента выполнен в виде герметичного цилиндра с подпружиненным поршнем, соединенным с запорным элементом.

Недостатком известного клапана являются низкая надежность срабатывания клапана, влияние затрубного давления на давление срабатывания запорного элемента, что приводит к нестабильности срабатывания клапана.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности работы клапана, повышение стабильности давления срабатывания клапана за счет исключения влияния затрубного давления на запорный орган и за счет исключения загрязнения АСПО.

Для достижения технического результата в клапане промывочном, содержащем корпус, в котором установлен подпружиненный запорный элемент, выполненный в виде седла, шарика и штока, а также выполнены каналы для прохода промывочной жидкости, при этом входной канал имеет возможность соединения с полостью НКТ, а выходной канал, выполненный в виде радиальных отверстий, - с полостью обсадной трубы, установлены дополнительные клапаны низкого давления срабатывания, установленные с возможностью перекрывания радиальных отверстий, а диаметр штока выполнен равным диаметру сопряжения шарика и седла, при этом шток жестко соединен с шариком, а клапан низкого давления срабатывания выполнен в виде пластинчатой пружины с ограничителем деформации.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображен общий вид клапана промывочного. Клапан промывочный содержит корпус 1 с внутренней резьбой на одном конце и наружной резьбой на другом конце для крепления клапана к колонне НКТ. В корпусе 1 установлен запорный элемент 2, выполненный в виде седла 3 и шарика 4. Шарик 4 прижат к седлу 3 штоком 5 с пружиной 6. Диаметр штока 5 D₂ равен диаметру сопряжения седла 3 и шарика 4 D₁. Шарик 4 соединен жестко со штоком 5, например, пайкой. В корпусе 1 выполнены продольные сквозные отверстия 7 для прохождения добываемой жидкости при закрытом запорном элементе 2, и радиальные выходные отверстия 8 (радиальных отверстий может быть несколько), сообщающие внутреннюю полость с затрубным пространством колонны НКТ. На корпусе 1 клапана, над радиальными выходными отверстиями 8, закреплены дополнительные клапаны низкого давления срабатывания 9. Клапаны низкого давления срабатывания 9 выполнены в виде пластинчатой пружины 10 и упора 11. Упоры 11 ограничивают ход движения пластинчатой пружины 10 и придают направление потоку жидкости. Клапаны низкого давления срабатывания 9 защищают запорный элемент 2 от механических примесей и АСПО.

Клапан промывочный работает следующим образом. Добываемая жидкость, поднимаясь по внутренней полости НКТ, далее - через продольные сквозные каналы 7 корпуса 1 поступает в полость колонны НКТ, расположенной над клапаном и выходит на устье скважины. Шарик 4 запорного элемента 2 в это время поджат к седлу 3 штоком 5. Давление в полости радиальных выходных отверстий 8 при этом равно давлению затрубного пространства. Давление в полости радиальных выходных отверстий 8 не влияет на давление срабатывания за счет того, что диаметр D₂ штока 5 равен диаметру D₁ сопряжения шарика 4 и седла 3 запорного элемента 2. При промывке скважины промывочная жидкость подается в колонну НКТ. При разности давлений в колонне НКТ и затрубном пространстве 12-25 Мп (в зависимости от настройки клапана) шарик 4 отходит от седла 3, пропуская жидкость через радиальные выходные отверстия 8 и клапаны низкого давления срабатывания 9 в пространство между обсадной трубой и колонной НКТ. Таким образом, при открытом запорном элементе 2 отложения вместе с промывочной жидкостью извлекаются из внутренней полости НКТ. При прекращении подачи промывочной жидкости в полость колонны НКТ все клапаны закрываются и промывочный клапан работает в штатном режиме.

Клапан промывочный по сравнению с известными клапанами обеспечивает, повышение стабильности давления срабатывания клапана за счет исключения влияния затрубного давления на запорный орган и за счет исключения загрязнения АСПО, и следовательно, повышает надежность работы клапана.

Также клапан может выполнять роль предохранительного клапана, защищая погружной насос от перегрузки при образовании АСПО над клапаном. При этом клапан работает по выше указанной схеме.

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к клапанным устройствам для скважин, оборудованных погружными центробежными насосами, преимущественно для очистки насосно-компрессорных труб технологическими растворами от асфальтосмолопарафиновых отложений и других механических примесей. Клапан промывочный содержит корпус с установленным в нём подпружиненным запорным элементом, выполненным в виде седла, шарика и штока. Шток жестко соединен с шариком. Диаметр штока выполнен равным диаметру сопряжения шарика и седла. В корпусе выполнены каналы для прохода промывочной жидкости. Входной канал имеет возможность соединения с полостью НКТ, а выходной канал, выполненный в виде радиальных отверстий, - с полостью обсадной трубы. Клапан снабжен дополнительными клапанами низкого давления срабатывания, установленными с возможностью перекрывания радиальных отверстий. Клапан низкого давления срабатывания выполнен в виде пластинчатой пружины и упора, ограничивающего перемещение пружины при ее открытии. Достигается технический результат – повышение надежности работы клапана, повышение стабильности давления срабатывания клапана за счет исключения влияния затрубного давления на запорный орган и за счет исключения его загрязнения асфальтосмолопарафиновыми отложениями и механическими примесями. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Клапан промывочный, содержащий корпус, в котором установлен подпружиненный запорный элемент, выполненный в виде седла, шарика и штока, а также выполнены каналы для прохода промывочной жидкости, при этом входной канал имеет возможность соединения с полостью НКТ, а выходной канал, выполненный в виде радиальных отверстий, - с полостью обсадной трубы, отличающийся тем, что он снабжен дополнительными клапанами низкого давления срабатывания, установленными с возможностью перекрывания радиальных отверстий, а диаметр штока выполнен равным диаметру сопряжения шарика и седла, при этом шток жестко соединен с шариком.

2. Клапан промывочный по п. 1, отличающийся тем, что клапан низкого давления срабатывания выполнен в виде пластинчатой пружины и упора, ограничивающего перемещение пружины при ее открытии.