Клапан скважинный Российский патент 2022 года по МПК E21B34/06 E21B34/12 

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и предназначено для выравнивания давления затрубного надпакерного пространства с внутренней полостью колонны насосно-компрессорных труб (НКТ).

Известен циркуляционный клапан выравнивания давления, содержащий соединенные между собой муфту и полый цилиндрический корпус с радиальными отверстиями, сообщающиеся с надпакерным межтрубным пространством. Внутренняя поверхность корпуса выполнена ступенчатой, в которой посредством манжет герметично размещен полый золотник с возможностью ограниченного осевого перемещения, соединяемый с колонной НКТ и временно зафиксированный на корпусе срезными штифтами, а снизу корпус соединяется, например, со шпинделем ниже установленного пакера. В корпусе выполнен продольный канал, сообщающийся с кольцевой канавкой, выполненной на внутренней поверхности корпуса, с образованием камеры. На золотнике выполнен выступ, упирающийся в торцовый буртик муфты, ограничивающий осевое перемещение золотника при его открытии с образованием между золотником и корпусом канала сообщения из надпакерного межтрубного пространства через радиальные отверстия и центральный канал в колонну НКТ и через камеру с кольцевой канавкой, продольный канал и трубку в подпакерную полость скважины (патент РФ №2531692).

Известен клапан уравнительный механический, содержащий корпус с радиальными отверстиями, внутри которого расположен шток, установленный с возможностью осевого перемещения. Корпус содержит соединенные при помощи резьбы две части, внутренняя торцевая часть одной из которых образует с кольцевым выступом штока камеру для возможности осевого перемещения штока относительно корпуса, при этом кольцевой выступ штока ограничивает это осевое перемещение. Клапан содержит механизм регулятора нагрузки в виде цанги. Внутренняя торцевая часть корпуса, на которую упирается кольцевой выступ штока при осевом перемещении его относительно корпуса, установлена в посадочном месте корпуса и штока и загерметизирована при помощи уплотнительных колец (патент РФ №2739002).

Данная конструкция предназначена для многократного открытия-закрытия клапана и обладает сложностью изготовления и сборки составных частей для обеспечения соосности посадочных поверхностей корпуса и штока и резьбовых поверхностей корпуса, а также для обеспечения необходимой плотности посадочных поверхностей, и в связи с этим – риск возникновения задиров на посадочных поверхностях корпуса и штока и на резьбовых поверхностях корпуса и заклинивания штока при работе клапана, поломки корпуса и штока при разборке клапана.

Технической задачей является обеспечение удобства сборки и разборки клапана, исключение возникновения задиров на посадочных и резьбовых поверхностях и заклинивания штока при работе клапана, что повышает надежность работы клапана.

Указанный технический результат достигается в клапане скважинном, содержащем корпус с радиальными отверстиями, внутри которого расположен шток, в исходном положении перекрывающий радиальные отверстия корпуса, причем корпус содержит соединенные при помощи резьбы две части, внутренняя торцевая часть одной из которых образует с кольцевым выступом штока камеру для возможности осевого перемещения штока относительно корпуса, при этом кольцевой выступ штока ограничивает это осевое перемещение, уплотнительные кольца, установленные в штоке выше и ниже камеры, механизм регулятора нагрузки, при этом, согласно изобретению, внутренняя торцевая часть корпуса оснащена втулкой, герметично размещенной в посадочном месте корпуса и штока внутри камеры при помощи уплотнительного кольца, зафиксированной от осевого перемещения относительно корпуса и упирающейся в кольцевой выступ штока при осевом перемещении штока относительно корпуса.

Кроме того, втулка зафиксирована от осевого перемещения относительно корпуса посредством упора ее в уступ корпуса.

Кроме того, механизм регулятора нагрузки содержит цангу, установленную в корпусе с возможностью взаимодействия ее внутреннего буртика с наружным выступом штока.

Кроме того, механизм регулятора нагрузки содержит поджатый втулкой и пружиной фиксирующий элемент, установленный в корпусе с возможностью взаимодействия с наружным выступом штока.

Кроме того, механизм регулятора нагрузки содержит срезные элементы, связывающие корпус со штоком.

Кроме того, на штоке выполнены выступы, входящие в зацепление с пазами, выполненными на внутренней поверхности корпуса.

На фиг. изображен клапан скважинный в исходном положении.

Клапан состоит из корпуса 1 с радиальными отверстиями 2, внутри которого расположен шток 3. Шток 3 в исходном положении перекрывает радиальные отверстия 2 корпуса 1 и зафиксирован от перемещения при помощи механизма регулятора нагрузки, который может быть выполнен, например, в виде цанги (на фиг. не показана), установленной в корпусе 1 с возможностью взаимодействия ее внутреннего буртика (на фиг. не показан) с наружным выступом 4 штока 3. В данном случае на фиг. показан механизм регулятора нагрузки, содержащий фиксирующий элемент 5, установленный в корпусе 1 с возможностью взаимодействия с наружным выступом 4 штока 3, поджатый втулкой 6 и пружиной 7 (цилиндрической, кольцевой или другой). Также в качестве регулятора нагрузки могут быть установлены срезные элементы (на фиг. не показаны), связывающие корпус 1 со штоком 3.

Для обеспечения возможности передачи крутящего момента на установленное под клапаном оборудование (на фиг. не показано) на штоке 3 выполнены выступы, входящие в зацепление с пазами, выполненными на внутренней поверхности корпуса 1 (на фиг. не показаны).

Корпус 1 клапана содержит соединенные при помощи резьбы две части 8 и 9, внутренняя торцевая часть одной из которых – корпуса 9 в данном варианте исполнения – образует с кольцевым выступом 10 штока 3 камеру 11 для возможности осевого перемещения штока 3 относительно корпуса 1, при этом кольцевой выступ 10 штока 3 ограничивает это осевое перемещение. В штоке 3 выше и ниже камеры размещены уплотнительные кольца 12 и 13 соответственно. Внутренняя торцевая часть корпуса 9 оснащена втулкой 14, герметично размещенной в посадочном месте корпуса 8 и штока 3 внутри камеры 11 при помощи уплотнительного кольца 15 и зафиксированной от осевого перемещения относительно корпуса, например, посредством упора ее в уступ 16 корпуса 8.

Клапан скважинный работает следующим образом.

Клапан устанавливают в колонну НКТ над пакером (на фиг. не показаны), и собранную компоновку спускают на заданную глубину. Для подъема пакера необходимо выровнять давление над пакером и в колонне НКТ, для чего осуществляют натяжение колонны НКТ. При определенном усилии натяжения срабатывает механизм регулятора нагрузки – пружина 7 сжимается, фиксирующий элемент 5 (или внутренний буртик цанги в случае установки цанги) взаимодействует с наружным выступом 4 штока 3 и проскакивает его снизу вверх, в результате чего шток 3 перемещается вниз относительно корпуса 1, и радиальные отверстия 2 его открываются, при этом втулка 14 упирается в кольцевой выступ 10 штока 3, ограничивая дальнейшее перемещение штока 3 относительно корпуса 1. Происходит сообщение трубного пространства с затрубным и выравнивание давления. В случае выполнения механизма регулятора нагрузки в виде срезных элементов (на фиг. не показаны), при определенном усилии натяжения они срезаются, и шток 3 перемещается вниз относительно корпуса 1, открывая радиальные отверстия 2. Созданием сжимающей осевой нагрузки клапан приводят в исходное закрытое положение.

Таким образом, благодаря оснащению внутренней торцевой части корпуса 9 втулкой 14, герметично размещенной в посадочном месте корпуса 8 и штока 3 внутри камеры 11 при помощи уплотнительного кольца 15, зафиксированной от осевого перемещения относительно корпуса 1 и упирающейся в кольцевой выступ 10 штока 3 при осевом перемещении штока 3 относительно корпуса 1, обеспечивается удобство сборки и разборки клапана, исключается возникновение задиров на посадочных поверхностях корпуса 8 и штока 3 и резьбовых поверхностях корпуса 8 и 9 и заклинивание штока 3 при работе клапана, что повышает надежность работы клапана.

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и предназначено для выравнивания давления затрубного надпакерного пространства с внутренней полостью колонны насосно-компрессорных труб (НКТ). Клапан скважинный содержит корпус с радиальными отверстиями и с расположенным внутри него штоком, в исходном положении перекрывающим радиальные отверстия корпуса. Корпус содержит соединенные при помощи резьбы две части, внутренняя торцевая часть одной из которых образует с кольцевым выступом штока камеру для возможности осевого перемещения штока относительно корпуса. Кольцевой выступ штока ограничивает его осевое перемещение. Уплотнительные кольца установлены в штоке выше и ниже камеры. Шток связан с механизмом регулирования нагрузки. Внутренняя торцевая часть корпуса оснащена втулкой, герметично размещенной в посадочном месте корпуса и штока внутри камеры при помощи уплотнительного кольца. Втулка зафиксирована от осевого перемещения относительно корпуса и упирается в кольцевой выступ штока при осевом перемещении штока относительно корпуса. Достигается технический результат – повышение надежности работы клапана за счет исключения возникновения задиров на посадочных и резьбовых поверхностях и заклинивания штока, а также повышение удобства сборки и разборки клапана. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Клапан скважинный, содержащий корпус с радиальными отверстиями, внутри которого расположен шток, в исходном положении перекрывающий радиальные отверстия корпуса, причем корпус содержит соединенные при помощи резьбы две части, внутренняя торцевая часть одной из которых образует с кольцевым выступом штока камеру для возможности осевого перемещения штока относительно корпуса, при этом кольцевой выступ штока ограничивает это осевое перемещение, уплотнительные кольца, установленные в штоке выше и ниже камеры, механизм регулятора нагрузки, отличающийся тем, что внутренняя торцевая часть корпуса оснащена втулкой, герметично размещенной в посадочном месте корпуса и штока внутри камеры при помощи уплотнительного кольца, зафиксированной от осевого перемещения относительно корпуса и упирающейся в кольцевой выступ штока при осевом перемещении штока относительно корпуса.

2. Клапан по п.1, отличающийся тем, что втулка зафиксирована от осевого перемещения относительно корпуса посредством упора ее в уступ корпуса.

3. Клапан по п.1, отличающийся тем, что механизм регулятора нагрузки содержит цангу, установленную в корпусе с возможностью взаимодействия ее внутреннего буртика с наружным выступом штока.

4. Клапан по п.1, отличающийся тем, что механизм регулятора нагрузки содержит поджатый втулкой и пружиной фиксирующий элемент, установленный в корпусе с возможностью взаимодействия с наружным выступом штока.

5. Клапан по п.1, отличающийся тем, что механизм регулятора нагрузки содержит срезные элементы, связывающие корпус со штоком.

6. Клапан по п.1, отличающийся тем, что на штоке выполнены выступы, входящие в зацепление с пазами, выполненными на внутренней поверхности корпуса.