Управляемый клапан-отсекатель для газовых скважин Российский патент 2020 года по МПК E21B34/06 E21B34/10 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для герметичного перекрытия проходного сечения лифтовой колонны при возникновении аварийных ситуаций или проведения технологических операций, требующих отсечения пласта от устья скважины при строительстве, эксплуатации и ремонте скважин.

Из уровня техники известно клапанное устройство для скважины, состоящее из муфты с каналами, установленных в муфте подвижной втулки с каналами и тарельчатого клапана, штока, связанного с втулкой и установленного с возможностью взаимодействия с тарелкой клапана, втулка выполнена подпружиненной, а механизм воздействия штока втулки с тарельчатым клапаном выполнен в виде зубчатых полумуфт с четырехсторонним кулачком и храповым узлом (SU 1010254 A1, 07.04.1983).

Известен клапан-отсекатель, состоящий из корпуса, подпружиненных пружиной шлипсовых плашек, установленных на корпусе с продольным перемещением, узла привода плашек в виде порога цилиндра с седлом под сбрасываемый затвор, установленного с осевым перемещением, и разрезной втулки с хомутом. Плашки удерживаются на корпусе в нижнем положении фиксатором. На корпусе установлена взаимодействующая с фиксатором в ее верхнем положении втулка с пружиной. На корпусе установлен гильзовый толкатель, верхний конец которого шарнирно связан с цилиндром, а нижний – с втулкой. Верхняя часть корпуса соединена с колонной труб посредством переводника с пазами (SU 1520234 A1, 07.11.1989).

Известен клапан-отсекатель газовый, включающий затвор и расположенную над ним и образующую с корпусом замкнутую камеру, подвижную втулку с кольцевым поршнем, связанную с затвором с возможностью перевода его в положение "закрыто" при движении поршня в направлении увеличения объема камеры (RU №2194845 С2, 20.12.2002).

Известен клапан-отсекатель, содержащий корпус с входным и выходным штуцерами, седло с затвором, пилотный механизм в виде взаимодействующих в средней части подпружиненного вертикального штока и горизонтального поршня, выполненный в виде механизма управления, и устройство взвода, причем нижний конец вертикального подпружиненного штока через серьгу соединен с затвором (RU №2315173 C1, 20.01.2008).

Известен клапан-отсекатель, содержащий корпус, шток, цангу, тарель, седло, втулку-толкатель с кольцевым буртиком на наружной поверхности, пружину, взаимодействующую с кольцевым буртиком втулки-толкателя, втулку упорную, размещенную в кольцевой полости между втулкой-толкателем, седлом и корпусом (RU №2293839 С1, 20.02.2007).

Наиболее близким аналогом является клапан-отсекатель приустьевой гидроуправляемый, содержащий сборный корпус, имеющий гидравлический ввод для подведения управляющей жидкости под давлением, запорный орган в виде тарельчатого затвора, узел управления запорным органом в виде подпружиненного штока, установленный в сборном корпусе с возможностью осевого перемещения. Клапан-отсекатель имеет две ступени уплотнения в виде блока уплотнений и уплотняемой втулки с упругим полимерным уплотнением, соответственно, блок уплотнений установлен в корпусе, содержит закрепленную на нем пружину растяжения и размещенный в нем тарельчатый затвор, на одной оси вращения с которым установлено коромысло с возможностью взаимодействия посредством пружины растяжения на тарельчатый затвор, который с осью вращения имеет соединение с четырьмя степенями свободы в виде овального отверстия, ограничивающего движение тарельчатого затвора в закрытом положении клапана-отсекателя и обеспечивающего свободу вращения вокруг оси, на которой он расположен, и линейного перемещения до прижатия тарельчатого затвора к уплотняемой втулке по плоскости, и выполнен в качестве первой ступени уплотнения (предварительной), уплотняемая втулка с упругим полимерным уплотнением, содержащим два резиновых кольцевых уплотнителя, установленных внутри упругого полимерного уплотнения и разделенных подвижным разделительным кольцом, выполнена в качестве второй ступени уплотнения, при этом коромысло имеет необходимую длину, при которой воздействие коромысла на тарельчатый затвор должно быть размещено, по крайней мере, в центре тарельчатого затвора или в непосредственной близости к нему (RU 109789 U1, 27.10.2011).

Недостатками известных устройств является низкая надежность работы устройства в целом, обусловленная низкой надежностью и сложностью управления устройством.

Техническая проблема заявленного изобретения заключается в повышении надежности работы устройства с достижением технического результата, заключающегося в повышении надежности управления клапаном-отсекателелем.

Указанный технический результат достигается в управляемом клапане-отсекателе для газовых скважин, содержащем корпус, тарелку, втулку, гидравлический ввод для подведения управляющей жидкости, при этом, согласно изобретению, гидравлический ввод выполнен в виде независимых друг от друга трубок управления, соединенных со спаренным приводом и толкателем с пружиной, который посредством передачи усилия, создаваемого давлением в одной из трубок управления, связан с рычажным механизмом, а в упомянутую тарелку встроен стравливающий клапан для стабилизации давления при открытии клапана-отсекателя.

Дополнительной особенностью является то, что седло и тарелка образуют клапанную пару.

Дополнительной особенностью является то, что тарелка находится в зацеплении с втулкой и выполнена с возможностью освобождения от указанного зацепления посредством осуществления вращательного движения вокруг оси.

Дополнительной особенностью является то, что управляемый клапан-отсекатель выполнен с возможностью замены рабочей жидкости в полости спаренного привода.

На фиг. 1 приведена схема управляемого клапана-отсекателя в транспортном положении, где:

1 – трубки управления,

2 – переводник,

3 – корпус,

4 – спаренный привод,

5 – толкатель,

6 – пружина,

7 – пружина,

8 – седло,

9 – втулка,

10 – рычажный механизм,

11 – ось,

12 – тарелка,

13 – стравливающий клапан,

14 – винты,

15 – храповый механизм.

На фиг. 2 приведена схема управляемого клапана-отсекателя в разрезе А–А, где:

16 – отверстие,

17 – поршень.

На фиг. 3 приведена схема управляемого клапана-отсекателя в рабочем положении, на фиг. 4 – в закрытом положении.

На фиг. 5 приведена местная выноска Б на фиг. 1, где:

18 – каналы, по которым проходит рабочая жидкость при выравнивании давления над и под клапаном-отсекателем.

Управляемый клапан-отсекатель состоит из корпуса 3, в котором установлена клапанная пара, состоящая из седла 8 и тарелки 12. В верхней части корпуса 3 установлены спаренный привод 4, толкатель 5 с пружиной 6. Толкатель 5 связан с рычажным механизмом 10, связанным в нижней части с тарелкой 12. Для защиты рабочей полости от внешнего воздействия предусмотрена втулка 9, поджатая пружиной 7. Втулка 9 зафиксирована от перемещения храповым механизмом 15, связанным с тарелкой 12.

Работа устройства заключается в следующем. Управляемый клапан-отсекатель спускают в скважину на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) на требуемую глубину. При создании давления в одной из трубок управления 1 поршень 17 привода 4 (фиг. 2) передает усилие через толкатель 5 на рычажный механизм 10, пережимая при этом пружину 6. В результате тарелка 12 поворачивается вокруг оси 11 и освобождается из зацепления с втулкой 9, которая под действием усилия пружины 7 перемещается вверх до упора в переводник 2. Клапан-отсекатель переходит в рабочее положение (фиг. 3). Возврат втулки 9 в исходное положение и фиксация клапана-отсекателя осуществляется механическим инструментом принудительного открытия. При наличии давления в одной из трубок управления 1 клапан-отсекатель находится в открытом положении (фиг. 3).

Закрытие управляемого клапана-отсекателя происходит при снижении давления в трубках управления 1. При этом пружина 6 тянет толкатель 5 вверх, прижимая тарелку 12 к седлу 8 (фиг. 4).

При открытии управляемого клапана-отсекателя предусмотрено выравнивание давления над и под тарелкой 12 с помощью стравливающего клапана 13, встроенного в тарелку 12. Сначала рычажный механизм 10, поворачиваясь вокруг оси 11, в пределах люфта (на фиг. не показано), открывает стравливающий клапан 13, и рабочая среда (газ или жидкость) проходит по каналам 18 (фиг. 5), выравнивая давление над и под клапаном-отсекателем. Далее поворачивается тарелка 12, и клапан-отсекатель приводится в открытое положение.

Основная рабочая пружина 6 находится в закрытой маслонаполненной полости (не показано), что исключает коррозию.

При обрыве или негерметичности одной из трубок управления 1, дальнейшее управление клапаном-отсекателем возможно по дублирующей линии.

Возможна замена рабочей жидкости в полости привода 4 клапана-отсекателя. Для этого необходимо создать давление в обоих линиях управления, затем стравливать в одной из них. При этом будет циркуляция жидкости через отверстие 16 (фиг. 2) внутри спаренного привода 4.

Клапан-отсекатель автономный, при наличии давления в одной из трубок управления клапан находится в открытом положении, при сбросе давления клапан-отсекатель закрывается.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для герметичного перекрытия проходного сечения лифтовой колонны при возникновении аварийных ситуаций или проведения технологических операций, требующих отсечения пласта от устья скважины при строительстве, эксплуатации и ремонте скважин. Управляемый клапан-отсекатель для газовых скважин содержит корпус, тарелку, втулку, гидравлический ввод для подведения управляющей жидкости. Гидравлический ввод выполнен в виде независимых друг от друга трубок управления, соединенных со спаренным приводом и толкателем с пружиной. Толкатель посредством передачи усилия, создаваемого давлением в одной из трубок управления, связан с рычажным механизмом. В тарелку встроен стравливающий клапан для стабилизации давления при открытии клапана-отсекателя. Достигается технический результат – повышение надежности клапана-отсекателя и его управления. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Управляемый клапан-отсекатель для газовых скважин, содержащий корпус, тарелку, втулку, гидравлический ввод для подведения управляющей жидкости, отличающийся тем, что гидравлический ввод выполнен в виде независимых друг от друга трубок управления, соединенных со спаренным приводом и толкателем с пружиной, который посредством передачи усилия, создаваемого давлением в одной из трубок управления, связан с рычажным механизмом, а в упомянутую тарелку встроен стравливающий клапан для стабилизации давления при открытии клапана-отсекателя.

2. Управляемый клапан-отсекатель по п. 1, отличающийся тем, что седло и тарелка образуют клапанную пару.

3. Управляемый клапан-отсекатель по п. 1, отличающийся тем, что тарелка находится в зацеплении с втулкой и выполнена с возможностью освобождения от указанного зацепления посредством осуществления вращательного движения вокруг оси.

4. Управляемый клапан-отсекатель по п. 1, отличающийся тем, что выполнен с возможностью замены рабочей жидкости в полости спаренного привода.