Устройство для опрессовки колонны насосно-компрессорных труб Российский патент 2022 года по МПК E21B34/10 F16K15/02 

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности, в частности к области опрессовки спущенных в скважину труб.

Известен клапан опрессовочный срезной (патент RU № 2734193, МПК Е21В 34/10, опубл. 13.10.2020, бюл. № 29), содержащий рабочую камеру, зафиксированное срезным штифтом седло со сбрасываемым закрывателем – шаром. Седло после опрессовки срезают избыточным давлением, и оно вместе с седлом падает в рабочую камеру.

Недостатками клапана являются одноразовость применения и неполное открытие проходного канала, исключающее возможность спуска приборов.

Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому является устройство для опрессовки колонны труб в скважине (патент RU № 193469, МПК Е21В 34/10, F16K 15/02, опубл. 30.10.2019, бюл. № 31), содержащее корпус с центральным каналом, втулку, поворотный клапан, состоящий из захлопки и шарнирного механизма, зафиксированного относительно корпуса и обеспечивающего перемещение захлопки. Клапан открывается при срезании избыточным давлением срезных штифтов.

Его недостатками являются одноразовость применения при достаточно сложной конструкции и необходимость создания избыточного над опрессовочным давления, что может приводить к порывам прессуемых труб.

Техническими задачами предлагаемого изобретения является повышение надежности и создание возможности многократного использования устройства.

Поставленные технические задачи решаются устройством для опрессовки колонны насосно-компрессорных труб, содержащим корпус, центральную втулку с седлом, запорный орган в виде хлопушки с осью вращения.

Новым является то, что что втулка жестко соединена с корпусом и кронштейном, в прорези которого на оси вращения установлена хлопушка с рычагом, взаимодействующим с толкателем, приводимым в действие связанным с ним грузом или пружиной для возврата хлопушки в исходное положение, при этом хлопушка выполнена с вогнутой внутренней поверхностью, на которой установлен захват, взаимодействующий со сбрасываемым с поверхности закрывателем хлопушки, к верхней части корпуса которого присоединен ловитель в виде упругих проволочных петель, полностью охватывающих внутренний периметр НКТ и взаимодействующих с захватом.

Новым является также то, что корпус закрывателя выполнен в виде обтекаемого тела вращения с диаметром меньше внутреннего диаметра втулки, с ловителем в верхней части, выполненным в виде проволочных петель, охватывающих внутренний периметр насосно-компрессорных труб.

Новым является также то, что корпус и петли закрывателя выполнены из корродирующего или растворимого в воде материала.

Новым является также то, что концы петель закрывателя закреплены на корпусе диаметрально противоположно их вершинам.

На фиг. 1 показано устройство с грузом для создания усилия в устройстве в открытом виде.

На фиг. 2 показано устройство с пружиной для создания усилия в устройстве в открытом виде.

На фиг. 3 показано устройство со сброшенным «пойманным» закрывателем.

На фиг. 4 показано устройство в закрытом виде.

Устройство (фиг. 1 и фиг. 2) содержит корпус 1, установленный на резьбах в колонну насосно-компрессорных труб (НКТ) 2, жестко соединенную с корпусом 1 втулку 3 с проходом 4 меньшим или равным внутреннему диаметру НКТ 2, и кронштейном 5, в прорези которого на оси 6 установлена хлопушка 7 с рычагом 8, взаимодействующим с толкателем 9, приводимым в действие грузом 10 (фиг. 1) или пружиной 11 (фиг. 2). Хлопушка 7 выполнена с выемкой 12, в которую заподлицо с рабочей поверхностью 13 установлен захват 14, для сбрасываемого закрывателя 15 с обтекаемым цилиндрическим корпусом 16 диаметром, меньшим диаметра прохода 4 втулки 3. К верхней части корпуса 16 присоединен ловитель 17 в виде упругих проволочных петель, полностью охватывающих внутренний периметр НКТ. Кронштейн 5 выполнен с полукольцевым выступом 18 для направления ловителя 17 на захват 14 и в проход 4 втулки 3.

Работает устройство следующим образом.

Устройство спускают в скважину в составе колонн НКТ 2 (фиг. 1 и
фиг. 2), например, в нагнетательную скважину и оно находится при эксплуатации скважины, например, закачке воды в открытом состоянии. При этом хлопушка 7 находится в открытом, вертикальном положении, захват 14, будучи изготовленным заподлицо с рабочей поверхностью 13, не препятствует спуску, при необходимости, глубинных приборов.

При возникновении необходимости в опрессовке колонны НКТ 2 скважину останавливают и в колонну НКТ 2 сбрасывают закрыватель 15 (фиг. 1 и фиг. 2).

Долетев до хлопушки 7, ловитель 17 зацепляется за захват 14 и повисает на нем (фиг. 3), почти перекрывая корпусом 16 проход 4 втулки 3. Хлопушка 7 остается открытой, т.к. веса корпуса 16 закрывателя 15 для преодоления усилия от груза 10 или пружины 11 недостаточно.

После этого начинают закачку жидкости с устья для опрессовки НКТ 2. Поток жидкости проталкивает корпус 16 вниз по втулке 3, ловитель 17 тянет за захват 14 хлопушку 7 и поворачивает её на на 90°, захват 14 уже больше не может удерживать ловитель 17 и закрыватель 15, который падает на забой скважины (фиг. 4). При этом рычаг 8 через толкатель 9 приподнимает груз 10 или дополнительно сжимает пружину 11.

По окончании опрессовки давление в колонне НКТ 2 сбрасывают, и под действием груза 10 или пружины 11 толкатель рычагом 8 поворачивает хлопушку 7 на оси 6 в исходное открытое состояние (фиг. 1 и фиг. 2).

При необходимости торец втулки 3 или рабочая поверхность 13 хлопушки 7 могут быть дооснащены эластичным уплотнителем. Упавший на забой скважины закрыватель, благодаря исполнению из быстро корродирующего материала, вскоре полностью исчезает. Благодаря противоположному размещению концов петель и их места закрепления создается хорошее плечо и угол приложения силы поворота хлопушки 7, обеспечивая ее надежное закрытие.

Таким образом создано простое, надёжное, позволяющее многократное использование устройство для опрессовки колонны насосно-компрессорных труб.

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности, в частности к области опрессовки спущенных в скважину труб. Устройство для опрессовки колонны насосно-компрессорных труб содержит корпус, центральную втулку с седлом, запорный орган в виде хлопушки с осью вращения. Втулка жестко соединена с корпусом и кронштейном. В прорези кронштейна на оси вращения установлена хлопушка с рычагом, взаимодействующим с толкателем, приводимым в действие связанным с ним грузом или пружиной для возврата хлопушки в исходное положение. Хлопушка выполнена с вогнутой внутренней поверхностью, на которой установлен захват, взаимодействующий со сбрасываемым с поверхности закрывателем хлопушки. К верхней части корпуса захвата присоединен ловитель в виде упругих проволочных петель, полностью охватывающих внутренний периметр НКТ и взаимодействующих с захватом. Достигается технический результат – повышение надежности и обеспечение возможности многократного использования устройства. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство для опрессовки колонны насосно-компрессорных труб, содержащее корпус, центральную втулку с седлом, запорный орган в виде хлопушки с осью вращения, отличающееся тем, что втулка жестко соединена с корпусом и кронштейном, в прорези которого на оси вращения установлена хлопушка с рычагом, взаимодействующим с толкателем, приводимым в действие связанным с ним грузом или пружиной для возврата хлопушки в исходное положение, при этом хлопушка выполнена с вогнутой внутренней поверхностью, на которой установлен захват, взаимодействующий со сбрасываемым с поверхности закрывателем хлопушки, к верхней части корпуса которого присоединен ловитель в виде упругих проволочных петель, полностью охватывающих внутренний периметр НКТ и взаимодействующих с захватом.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что корпус закрывателя выполнен в виде обтекаемого тела вращения диаметром, меньшим внутреннего диаметра втулки, с ловителем в верхней части, выполненным в виде проволочных петель, охватывающих внутренний периметр насосно-компрессорных труб.

3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что корпус и петли закрывателя выполнены из корродирующего или растворимого в воде материала.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что концы петель закрывателя закреплены на корпусе диаметрально противоположно их вершинам.