Клапан устьевой для сброса давления Российский патент 2023 года по МПК E21B34/02 

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам защиты устьевого оборудования скважин, а именно для защиты от аварийных перепадов давления между затрубным пространством скважины и выкидной линией в обоих направлениях.

Известен клапан обратный газовый (патент RU № 2465437, МПК E21B 34/00, опубл. 27.10.2012 в Бюл. № 30), содержащий корпус и клапанный узел, включающий запорный подпружиненный элемент со штоком, имеющий неподвижное соединение с шайбой, причем корпус установлен в межфланцевое пространство трубной головки и имеет кольцевые уплотнительные выступы под соответствующие уплотнительные канавки, выполненные в виде посадочных мест для размещения в них упомянутых кольцевых уплотнительных выступов в местах фланцевого присоединения, клапанный узел содержит неметаллическую втулку, герметично связанную с корпусом посредством разъемного соединения, при этом между корпусом и втулкой установлено эластичное кольцо для герметизации, а втулка выполнена с внутренней конической поверхностью, с которой герметично контактирует запорный подпружиненный элемент, имеющий соответственно внешнюю коническую поверхность.

Недостатками этого клапана является то, что они пропускают только в одном направлении, из-за этого не защищают от избыточного давления со стороны закрытия, что может привести к порывам последней.

Наиболее близким по технической сущности является клапан устьевой для сброса давления (патент RU № 2729714, МПК E21B 34/02, опубл. 13.05.2020 Бюл. № 14), содержащий корпус с каналом, оснащенным седлом и запорным подпружиненным от упора к седлу элементом, пропускающим из затрубного пространства в выкидную линию, причем корпус снабжен дополнительным каналом, оснащенным дополнительным седлом и дополнительным запорным подпружиненным от упора к этому седлу элементом, пропускающим из выкидной линии в затрубное пространство, причем усилие прижатия запорных элементов к седлам выбрано так, чтобы исключить перепад давлений, превосходящий аварийный для соответствующих конструктивных элементов устьевого оборудования.

Недостатком данного клапана является отсутствие принудительного выравнивания давлений в выкидной линии и затрубном пространстве скважины, что при демонтаже устьевого оборудования скважины может привести к изливу скважинной жидкости на поверхность грунта и, как следствие, дополнительным технологическим операциям по очистки грунта от скважинной жидкости для сохранения естественной экологии, что связано с большими потерями времени.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является создание клапана устьевой для сброса давления, позволяющего принудительно в ручном режиме выравнивать давления в выкидной линии или затрубном пространстве скважины перед демонтажем устьевого оборудования скважины для исключения негативного воздействия на естественную экологию скважинной жидкостью.

Техническим решением предлагаемого изобретения является клапан устьевой для сброса давления, содержащий корпус с каналом, оснащенным седлом и запорным подпружиненным от упора к седлу элементом, пропускающим из затрубного пространства в выкидную линию, причем корпус снабжен дополнительным каналом, оснащенным дополнительным седлом и дополнительным запорным подпружиненным от упора к этому седлу элементом, пропускающим из выкидной линии в затрубное пространство, причем усилие прижатия запорных элементов к седлам выбрано так, чтобы исключить перепад давлений, превосходящий аварийный для соответствующих конструктивных элементов устьевого оборудования.

Новым является то, что со стороны выкидной линии установлен соосно корпусу стакан с соосным стержнем, выполненным с возможностью продольного герметичного перемещения относительно стакана и оснащен наконечником с торцевым толкателем, выполненным с возможностью взаимодействия с запорным элементом и отжатием его от соответствующего седла при ручном перемещении толкателя в сторону корпуса.

На фиг. 1 изображена схема клапана устьевого в продольном разрезе.

На фиг. 2 изображена схема установки клапана устьевого в устьевом оборудовании.

Клапан устьевой для сброса давления содержит корпус 1 (фиг. 1) с каналом 2, оснащенным седлом 3 и запорным элементом 4, поджатым пружиной 5 от упора 6 к седлу 3 и пропускающим из затрубного пространства 7 (фиг. 2) скважины 8 в выкидную линию 9. Корпус 1 (фиг. 1) снабжен дополнительным каналом 10, оснащенным дополнительным седлом 11 и дополнительным запорным элементом 12, поджатым дополнительной пружиной 13 от своего упора 14 к этому седлу 11 и пропускающим из выкидной линии 9 (фиг. 2) в затрубное пространство 7. Усилие прижатия соответствующими пружинами 5 (фиг. 1) и 13 запорных элементов 6 и 12 к соответствующим седлам 3 и 11 подбирают так, чтобы исключить перепад давлений между выкидной линией 9 (фиг. 2) и затрубным пространством 7, превосходящий аварийный для соответствующих конструктивных элементов 9 и 7 устьевого оборудования 15. Регулировка силы прижатия пружин 5 (фиг. 1) и 13 может осуществляться за счет перемещения соответствующих упоров 6 и 14 по резьбам 16 и 17 (подбирается эмпирическим путем). Со стороны выкидной линии 9 (фиг. 2) герметично установлен соосно корпусу 1 стакан 18 с соосным стержнем 19, выполненным с возможностью продольного герметичного перемещения относительно стакана 18 (например, при помощи кольцевых уплотнений (не показаны) расположенных в стакане 19 или на стрежне 18 – авторы на это не претендуют) и оснащен наконечником 20 (фиг. 1) с торцевым толкателем 21, выполненным с возможностью взаимодействия с запорным элементом 4 и отжатием его от соответствующего седла 3 при ручном перемещении толкателя 21 стержнем 19 в сторону корпуса 1.

Конструктивные элементы и технологические соединения, не влияющие на работоспособность клапана и устьевого оборудования, на фиг. 1 и 2 не показаны или показаны условно.

Клапан устьевой для сброса давления работает следующим образом.

Скважину 8 (фиг. 2) снабжают лифтовой колонной труб 22 и устьевым оборудованием 15, внутритрубное пространство 23 и затрубное пространство 7 сообщают с выкидной линией 9. Между выкидной линией 9 и затрубным пространством 7 устьевого оборудования 15 устанавливают устьевой клапан с корпусом 1. При резком росте давления в выкидном трубопроводе 9 запорный элемент 4 (фиг. 1), сжимая пружину 5, по каналу 2 отходит от своего седла 3, стравливая жидкость и/или газ из выкидного трубопровода 9 (фиг. 2) в затрубное пространство 7, не допуская роста давления выше аварийного давления для выкидного трубопровода 9. При резком росте давления в затрубном пространстве 7 дополнительный запорный элемент 12 (фиг. 1), сжимая пружину 13, по дополнительному каналу 10 отходит от своего седла 11, стравливая жидкость и/или газ из затрубного пространства 7 (фиг. 2) в выкидной трубопровод 9, не допуская роста давления выше аварийного давления для устьевого оборудования 15. При отсутствии скачков давлений с обоих сторон от клапана устьевого затрубное пространство 7 (фиг. 2) и выкидной трубопровод 9 не сообщаются.

При необходимости принудительного сброса давления из затрубного пространства 7 или в выкидном трубопроводе 9 вручную (например, при помощи рукоятки 24) стержень 19 перемещают в сторону корпуса, выталкивая из стакана 18 наконечник 20 (фиг. 1) без поворота (например, по направляющей 25) до взаимодействия торцевого толкателя 21 с запорным элементом 4. При этом толкатель 21, сжимая пружину 5, отжимает запорный элемент 4 от седла 3. В результате жидкость или газ из затрубного пространства 7 (фиг. 2) или выкидном трубопроводе 9 стравливается по открытому каналу 2 (фиг. 1) соответственно в выкидной трубопровод 9 (фиг. 2) или затрубное пространство 7, выравнивая в них давление. После чего можно демонтировать скважинное оборудование 15 со скважины 8 без риска излива скважинной нефтеносной жидкости из затрубного пространства 7 или выкидного трубопровода 9 на открытый грунт.

Предлагаемый клапан устьевой для сброса давления позволяет принудительно в ручном режиме выравнивать давления в выкидной линии или затрубном пространстве скважины перед демонтажем устьевого оборудования скважины для исключения негативного воздействия на естественную экологию скважинной жидкостью.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно для защиты от аварийных перепадов давления между затрубным пространством скважины и выкидной линией в обоих направлениях. Клапан устьевой для сброса давления содержит корпус с каналом, оснащенным седлом и запорным подпружиненным от упора к седлу элементом, пропускающим из затрубного пространства в выкидную линию. Корпус снабжен дополнительным каналом, оснащенным дополнительным седлом и дополнительным запорным подпружиненным от упора к этому седлу элементом, пропускающим из выкидной линии в затрубное пространство. Усилие прижатия запорных элементов к седлам выбрано так, чтобы исключить перепад давлений, превосходящий аварийный для соответствующих конструктивных элементов устьевого оборудования. Со стороны выкидной линии установлен соосно корпусу стакан с соосным стержнем, выполненным с возможностью продольного герметичного перемещения относительно стакана. Стержень оснащен наконечником с торцевым толкателем, выполненным с возможностью взаимодействия с запорным элементом и отжатием его от соответствующего седла при ручном перемещении толкателя в сторону корпуса. Достигается технический результат – обеспечение возможности принудительного выравнивания давления в ручном режиме в выкидной линии или затрубном пространстве скважины перед демонтажем устьевого оборудования скважины для исключения негативного воздействия на естественную экологию скважинной жидкостью. 2 ил.

Клапан устьевой для сброса давления, содержащий корпус с каналом, оснащенным седлом и запорным подпружиненным от упора к седлу элементом, пропускающим из затрубного пространства в выкидную линию, причем корпус снабжен дополнительным каналом, оснащенным дополнительным седлом и дополнительным запорным подпружиненным от упора к этому седлу элементом, пропускающим из выкидной линии в затрубное пространство, причем усилие прижатия запорных элементов к седлам выбрано так, чтобы исключить перепад давлений, превосходящий аварийный для соответствующих конструктивных элементов устьевого оборудования, отличающийся тем, что со стороны выкидной линии установлен соосно корпусу стакан с соосным стержнем, выполненным с возможностью продольного герметичного перемещения относительно стакана и оснащен наконечником с торцевым толкателем, выполненным с возможностью взаимодействия с запорным элементом и отжатием его от соответствующего седла при ручном перемещении толкателя в сторону корпуса.