Клапан обратный промывочный Российский патент 2023 года по МПК E21B34/10 E21B43/12 F16K15/04 

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к клапанным устройствам для скважин, оборудованных глубинными насосами, фонтанным или газлифтным лифтом и может быть использовано при добыче нефти, при глушении скважин без попадания растворов глушения в пласт, обратной промывке насосов типа УЭЦН и освоении нефтегазодобывающих скважин, в том числе в скважинах с сильно поглощающими пластами и в часто ремонтируемом фонде, поскольку после каждого глушения пластов снижается дебит скважин.

Известен Обратный клапан, содержащий корпус с верхней и нижней внутренними присоединительными резьбами, служащими для встраивания клапана в колонну насосно-компрессорных труб, подвижный элемент со сквозными отверстиями, муфту для регулировки поджатия пружины, защитное уплотнение, запорный элемент в виде шарика, седло для запорного элемента, при этом запорный элемент в виде шарика имеет возможность перемещения (патент РФ №№2391592, Е21В 34/00; F16K 15/04; F04D 13/10, опубл. 10.06.2010 г.).

Недостатками известного клапана являются:

- низкие функциональные возможности работы клапана ввиду невозможности регулировки усилия пружины на определенный перепад давления и расход промывочной жидкости;

- пружина, являющаяся наиболее неустойчивой к разрушению и засорению, находится под воздействием агрессивного потока.

Наиболее близким является Клапан обратный промывочный, содержащий полый корпус, неподвижный шток, пружину, седло, запорный элемент в виде шара и уплотнительные элементы, при этом полый корпус выполнен с присоединительными резьбами, с возможностью размещения внутри него неподвижного штока и пружину, неподвижный шток выполнен полым со сквозными радиальными отверстиями, седло выполнено с возможностью расположения его внутри неподвижного штока и с возможностью расположения шара (патент РФ №№153634, Е21В 34/06; F16K 15/04, опубл. 27.07.15 г., прототип).

Недостатками известного клапана являются:

- низкие функциональные возможности работы клапана обратного промывочного ввиду невозможности регулировки усилия пружины на определенный перепад давления и расход промывочной жидкости;

- пружина, являющаяся наиболее неустойчивой к разрушению и засорению, находится под воздействием агрессивного потока.

Техническая проблема - низкая надежность работы клапана обратного промывочного.

Технический результат заявленного технического решения заключается в повышении надежности работы Клапана и, соответственно, увеличении ресурса его работы, в том числе и за счет снижения прямого воздействия скважинной жидкости на пружину, приводящего к засорению, повышенной коррозии и износу пружины, а также предотвращает воздействие раствора глушения на пласт и с возможностью обратной промывки насоса с целью профилактики выпадения солей на подвижные элементы насоса УЭЦН и расклинивания насоса обратным потоком, также в повышении эффективности и безопасности работ по глушению скважин, в особенности с поглощающими скважинами с низким пластовым пласты, загрязнение продуктивных пластов, что способствует сохранению у пластов коллекторских свойств от загрязнения их растворами глушения, в давлением, предотвращая попадание растворов глушения в продуктивные, том числе применением в процессе эксплуатации скважин технологии обратных промывок для обработки призабойной и удаленной зон пластов, например, промывок кислотными растворами, горячей нефтью или раствором с ингибиторами АСПО, удержанию столба жидкости в эксплуатационной и обсадной колонне в течение всего времени подземного ремонта скважин до заданного давления опрессовки колонны НКТ или осуществлению опрессовки эксплуатационной и обсадной колонны в процессе ее спуска и перед запуском скважины.

Поставленный результат достигается тем, что Клапан обратный промывочный содержит полый корпус, неподвижный шток, пружину, седло, запорный элемент в виде шара и уплотнительные элементы, полый корпус выполнен с присоединительными резьбами, с возможностью размещения внутри него неподвижного штока и пружины, неподвижный шток выполнен полым со сквозными радиальными отверстиями, седло выполнено с возможностью расположения его внутри неподвижного штока и с возможностью расположения шара, дополнительно снабжен муфтой с опорной втулкой, выполненных монолитно или раздельно, подвижной втулкой и поджимной муфтой, полый корпус выполнен с возможностью размещения внутри него опорной и подвижной втулок и с возможностью размещения и герметичного закрепления нижней его части в муфте, муфта выполнена полой, с возможностью герметичного размещения внутри нее нижней части неподвижного штока, с возможностью размещения внутри нее опорной втулки и с возможностью размещения и герметичного закрепления на внутренней резьбе внутри нее нижней части полого корпуса, опорная втулка выполнена с возможностью размещения в муфте, с возможностью размещения и закрепления внутри нижней части полого корпуса и с возможностью размещения на нижней части неподвижного штока, подвижная втулка выполнена с возможностью герметичного размещения внутри полого корпуса и на неподвижном штоке с возможностью герметичного перекрытия сквозных радиальных отверстий и с возможностью взаимодействия с пружиной, пружина выполнена с размерами, обеспечивающими герметичное ее расположение внутри полого корпуса между опорной и подвижной втулками и на неподвижном штоке, поджимная муфта выполнена монолитной или составной с присоединительной внутренней резьбой, расположенной в верхней части, и с присоединительной внешней резьбой, расположенной в нижней части, которая выполнена с внутренней формой, обеспечивающей перемещение шара, и снабжена сквозными продольными отверстиями, расположенными по окружности, неподвижный шток выполнен с возможностью размещения внутри полого корпуса под поджимной муфтой, с возможностью размещения на нем опорной втулки и пружины, с возможностью герметичного размещения на нем подвижной втулки, обеспечивая перемещение относительно сквозных радиальных отверстий с образованием зазора между неподвижным штоком и полым корпусом для обеспечения гидравлического сообщения между сквозными радиальными отверстиями и сквозными продольными отверстиями, с возможностью размещения седла в его верхней части и с возможностью размещения уплотнительных элементов над и под сквозными радиальными отверстиями, шар расположен с возможностью перемещения относительно оси поджимной муфты, обеспечивающей сверху ограничение перемещения шара, также он дополнительно снабжен внешним фиксатором, выполненным с возможностью размещения на муфте и с возможностью размещения и закрепления на полом корпусе, по меньшей мере, одним ограничительным вкладышем, расположенным в поджимной муфте, фиксатором, выполненным с возможностью размещения в поджимной муфте для обеспечения фиксации положения седла в неподвижном штоке, по меньшей мере, одной манжетой, расположенной над шаром и выполненной с возможностью размещения в поджимной муфте, и, по меньшей мере, одним фильтрующим элементом, расположенным с возможностью перепуска потока сверху, при этом фильтрующий элемент выполнен с возможностью размещения в поджимной муфте, обеспечивая фильтрацию верхнего потока, и снабжен отверстиями для пропуска потока.

На фиг. 1 изображен Клапан обратный промывочный, на фиг. 2 изображен Клапан обратный промывочный в положении «открыто» для закачки вниз, при этом давление сверху превышает давление снизу на заданное значение, подвижная втулка смещается вниз, сжимая пружину, открывая сквозные радиальные отверстия, и жидкость сверху поступает под клапан обратный промывочный, при снижении давления сверху до заданного значения подвижная втулка возвращается в исходное транспортное положение и сквозные радиальные отверстия перекрываются и клапан обратный промывочный переходит в состояние «закрыто», изображенное на фиг. 1, на фиг. 3 изображен Клапан обратный промывочный в положении «открыто» для добычи вверх, давление сверху клапана обратного промывочного становится ниже давления снизу, клапан обратный промывочный с клапанной парой открывается, шар потоком поднимается вверх, и пластовая жидкость поднимается вверх, на фиг. 4 изображен Клапан обратный промывочный, размещенный в Установке для глушения фонтанной скважины и расположенный под пакером и в положении «открыто» для потока внизу за счет подъема потоком шара над седлом, скважина фонтанирует, давление под клапаном обратным промывочным больше, чем над клапаном обратным промывочным, на фиг. 5 изображен Клапан обратный промывочный, размещенный в Установке для глушения фонтанной скважины и расположенный над пакером и в положении «открыто» для потока снизу за счет подъема потоком шара над седлом, скважина фонтанирует, давление под клапаном обратным промывочным больше, чем над клапаном обратным промывочным, на фиг. 6 изображен Клапан обратный промывочный, размещенный в Установке для глушения насосной скважины и расположенный под насосом и между разъединителем и пакером, насос отключен, произведено глушение, при этом клапан обратный промывочный при расчетном давлении столба раствора глушения герметичен и циркуляция через него жидкости невозможна, раствор глушения в пласт не поступает, на фиг. 7 изображен Клапан обратный промывочный, размещенный в Установке для глушения насосной скважины и расположенным под насосом и под пакером, при работе насоса давление над клапаном обратным промывочным станет меньше, чем под ним, клапан обратный промывочный будет в положении «открыто» для потока вверх за счет подъема шара над седлом, на фиг. 8 изображен Клапан обратный промывочный, размещенный в Установке для глушения насосной скважины и расположенный над насосом, при работе насоса клапан обратный промывочный в положении «открыто» и шар потоком подниматься над седлом, при отключении насоса под действием столба жидкости и сил гравитации шар опустится в седло, клапан обратный промывочный в положении «закрыто» и шар герметично расположится в седле, в случае необходимости промыть насос или его расклинить, создается давление в НКТ над клапаном обратным промывочным, превышающее расчетное в процессе регулировки давление открытия сквозного радиального отверстия или отверстий и продольных каналов в поджимной муфте и неподвижном штоке, на фиг. 9 изображена Установка для глушения скважины с двумя клапанами обратными промывочными, верхний клапан обратный промывочный установлен на НКТ над насосом, а нижний клапан обратный промывочный установлен под насосом на пакере и под разъединителем, насос отключен, клапаны обратные промывочные герметичны, на фиг. 10 изображена Установка для глушения скважины с двумя клапанами обратными промывочными и с двумя пакерами, верхний клапан обратный промывочный установлен на НКТ под верхним пакером над насосом, а нижний клапан обратный промывочный установлен под насосом под пакером, клапаны обратные промывочные настроены на разное давление открытия потоком сверху, при этом давление сверху открытия нижнего клапана обратного промывочного больше, чем давление открытия верхнего клапана обратного промывочного, чтобы открыть нижний клапан обратный промывочный создают давление в НКТ, например, на 50-100 атм больше, чем давление для открытия верхнего клапана обратного промывочного, а глушение производят через НКТ и через верхний клапан обратный промывочный сквозь насос или по известной схеме через затрубное пространство, при этом нижний клапан обратный промывочный закрыт, предотвращая попадание раствора глушения в пласт и при проведении обработки пласта кислотным раствором или ПАВ создают давление на устье в НКТ с превышением на 50-100 атм, достаточное для открытия верхнего и нижнего клапанов обратных промывочных.

Обозначения на фигурах:

1 - поджимная муфта;

2 - неподвижный шток;

3 - полый корпус;

4 - внешний фиксатор;

5 - муфта;

6 - уплотнительные элементы;

7 - шар;

8 - седло;

9 - подвижная втулка;

10 - пружина;

11 - опорная втулка;

12 - сквозные радиальные отверстия;

13 - сквозные продольные отверстия;

14 - зазор между неподвижным штоком и полым корпусом;

15 - пакер;

16 - глубинный насос;

17 - пласт;

18 - НКТ;

19 - фильтрующий элемент;

20 - манжета;

21 - разъединитель колонны;

22 - ограничительный вкладыш;

23 - фиксатор.

Клапан обратный промывочный (далее по тексту - «Клапан») содержит полый корпус 3 с присоединительными резьбами, муфту 5, опорную втулку 11, пружину 10, подвижную втулку 9, неподвижный шток 2, клапанную пару в виде запорного элемента 7 и седла 8, поджимную муфту 1 и уплотнительные элементы 6.

Полый корпус 3 выполнен с присоединительными резьбами, с возможностью размещения внутри него опорной 11 и подвижной 9 втулок, пружины 10, неподвижного штока 2 и уплотнительных элементов 6 и с возможностью размещения и герметичного закрепления нижней его части в муфте 5 на внутренней резьбе.

Муфта 5 выполнена полой, с возможностью герметичного размещения внутри нее нижней части неподвижного штока 2, с возможностью размещения внутри нее опорной втулки 11 и с возможностью размещения и герметичного закрепления на внутренней резьбе внутри нее нижней части полого корпуса 3, и нижняя часть снабжена присоединительной резьбой на внешней поверхности.

Наличие муфты 5 значительно облегчает настройку натяжения пружины 10 на давление перемещения подвижной втулки 9, для этого достаточно снаружи по резьбе ее переместить и зафиксировать, например, внешним фиксатором 4, ее положение на полом корпусе 3, тем самым регулируя напряжение натяжения пружины 10, обеспечивающее регулировку открытия Клапана для потока вниз.

Опорная втулка 11 выполнена с возможностью размещения в муфте 5 с опорой ее торцевой поверхности на муфту 5, с возможностью размещения и закрепления внутри нижней части полого корпуса 3 и с возможностью размещения на нижней части неподвижного штока 2, обеспечивая опору на муфту 5. Опорная втулка 11 и муфта 5 выполнены монолитно, образуя единую литую конструкцию в виде муфты 5, включающей опорную втулку 9, или раздельно как отдельные две конструкции в виде муфты 5 и в виде опорной втулки 9.

Пружина 10 выполнена с размерами, обеспечивающими герметичное расположение внутри полого корпуса 3 между опорной 11 и подвижной втулками 9 и снаружи на неподвижном штоке 2. Пружина 10 обеспечивает регулирование положения подвижной втулки 9 вдоль оси полого корпуса 3 и неподвижного штока 2 относительно сквозных радиальных отверстий 12. Регулировка усилия пружины 10 осуществляется на расчетный перепад давления и расход промывочной жидкости, обеспечивая перетекание жидкости через сквозные радиальные отверстия 12 неподвижного штока 2 во внутреннюю полость под седлом 8 сверху вниз при расчетном перепаде давления.

Пружина 10 герметично расположена внутри полого корпуса 3 между опорной 11 и подвижной втулками 9 и снаружи на неподвижном штоке 2, которые обеспечивают герметичность полости, в том числе и за счет уплотнительных элементов 6, не позволяя агрессивной жидкости, например, пластовой жидкости, промывочной жидкости, попадать во внутрь герметичной полости и тем самым не разрушать коррозией целостность пружины 10, что обеспечивает повышение эффективности и продолжительности работ по глушению скважин и увеличение ресурса работы Клапана.

Подвижная втулка 9 выполнена с возможностью герметичного размещения внутри полого корпуса 3 и на неподвижном штоке 2 с возможностью герметичного перекрытия сквозных радиальных отверстий 12 и с возможностью взаимодействия своей нижней торцевой поверхностью с пружиной 10.

Поджимная муфта 1 выполнена монолитной или составной с присоединительной внутренней резьбой, расположенной в верхней части, и с присоединительной внешней резьбой, расположенной в нижней части, и с возможностью герметичного размещения и закрепления внутри корпуса 3 посредством резьбы и уплотнительных элементов 6. Нижняя часть поджимная муфты 1 выполнена с внутренней формой, обеспечивающей перемещение шара 7 внутри нее и ограничение перемещения в ней шара 7, и снабжена сквозными продольными отверстиями 13, расположенными по окружности.

Неподвижный шток 2 выполнен полым со сквозными радиальными отверстиями 12, с возможностью размещения внутри полого корпуса 3 под поджимной муфтой 1, обеспечивающей фиксацию поджатием неподвижного штока 2 в полом корпусе 3, с возможностью размещения на нем опорной втулки 11 и пружины 10, с возможностью герметичного размещения на нем подвижной втулки 9, обеспечивая перемещение относительно сквозных радиальных отверстий 12 с образованием зазора 14, с возможностью размещения седла 8 в его верхней части и с возможностью размещения уплотнительных элементов 6 над и под сквозными радиальными отверстиями 12, например, снабжен внешними кольцевыми проточками для размещения уплотнительных элементов.

При этом зазор 14 между неподвижным штоком 2 и полым корпусом 3 обеспечивает гидравлическое сообщение между сквозными радиальными отверстиями 12 и сквозными продольными отверстиями 13 в виде перетока жидкости через сквозные радиальные отверстия 12 во внутреннюю полость под седлом 8 сверху вниз при расчетном перепаде давления для сжатия пружины 10 достаточном для смещения подвижной втулки 9 и открытия сквозных радиальных отверстий 12.

Например, внешняя поверхность верхней части неподвижного штока 2 при выполнена в сечении фигурной формы в виде звезды (на фиг. не показано), дополнительно обеспечивая увеличения объема потока.

Запорный элемент 7 в виде шара 7 расположен внутри нижней части поджимной муфты 1 на седле 8 с возможностью его перемещения относительно оси поджимной муфты 1, которая обеспечивает сверху ограничение перемещения шара 7.

Седло 8 выполнено с возможностью размещения его внутри неподвижного штока 2 и с возможностью расположения на нем шара 7 и герметичного соединения с неподвижным штоком 2.

Уплотнительный элемент 6 представляет собой эластичный элемент в виде, например, резинового или фторопластового кольца, или уплотнительной манжеты, или эластомерного кольца и т.п., который обеспечивает герметичность соединений, а именно, чтобы сквозь эти соединения не было перетока жидкости ниже седла 8 и запорного элемента 7.

Уплотнительный элемент 6 расположен:

между поджимной муфтой 1 и полым корпусом 3,

между муфтой 5 и полым корпусом 3,

между муфтой 5 и неподвижным штоком 2,

между подвижной втулкой 9 и полым корпусом 3,

между подвижной втулкой 9 и неподвижным штоком 2,

между муфтой 5 и неподвижным штоком 2,

обеспечивая герметизацию этих соединений.

Клапан содержит механизм прямой промывки - «снизу вверх», представляющий собой клапанную пару в виде шара 7 и седла 8.

Клапан содержит механизм обратной промывки - «сверху вниз», представляющий собой, перемещаемую под гидравлическим давлением подвижной втулку 9, относительно сквозных радиальных отверстий 12 на неподвижном штоке 2.

Клапан дополнительно снабжен

- внешним фиксатором 4, выполненным с возможностью размещения на муфте 5 и с возможностью размещения и закрепления на полом корпусе 3;

- фиксатором 23, выполненным с возможностью размещения в поджимной муфте 1 для обеспечения фиксации положения седла 8 в неподвижном штоке 2 посредством резьбового соединения или винтового соединения, например, в виде гайки или втулки с наружной резьбой, контргайки (на фиг. не показано);

- по меньшей мере одной манжетой 20, расположенной над шаром 7 и выполненной эластичной и с возможностью размещения в поджимной муфте 1 для обеспечения очистки шара 7 от налипания грязи;

- по меньшей мере одним фильтрующим элементом 19, расположенным с возможностью перепуска потока сверху, при этом фильтрующий элемент 19 выполнен с возможностью размещения в поджимной муфте 1, обеспечивая фильтрацию верхнего потока, и снабжен отверстиями для пропуска потока сверху вниз, например, фильтрующий элемент 19 выполнен с перфорацией, обеспечивая промывку под клапанной зоны и ниже Клапана;

- ограничительными вкладышами или вкладышем 22, выполненным в виде шайбы или прокладки и расположенным в поджимной муфте 1 для обеспечения ограничения перемещения шара 7 и соединения внутри с прижимной муфтой 1.

Манжета 20 выполнена эластичной, например, с внутренним диаметром меньшим размера диаметра шара 7 и материал манжеты 20 должна быть достаточно мягким и эластичным, чтобы шар 7 через нее смог свободно проходить, при этом форма манжеты 20 может быть любой, но при этом обеспечивать фиксацию ее на внутренней поверхности верхней поджимной муфты 1 в зоне примыкания к седлу 8 шара 7. Можно манжеты 20 или одну манжету 20 расположить непосредственно над седлом 8 и на расстоянии от шара 7.

Поджимная муфта 1 также выполнена с возможностью обеспечения внутри ее формы размещение ограничительных вкладышей или вкладыша 22 и манжеты или манжет 20.

Полый корпус 3 выполнен с возможностью размещения внутри него внешнего фиксатора 4 в виде, например, контргайки.

Муфта 5 выполнена с возможностью размещения на ней внешнего фиксатора 4.

Клапан имеет три настраиваемых положения:

1 - Клапан герметичен при заданном давлении и циркуляция через него жидкости невозможна, при этом шар 7 установлен герметично в седле 8, а подвижная втулка 9 герметично перекрывает сквозные радиальные отверстия 12 (Фиг. 1).

2 - Клапан открыт для закачки вниз (Фиг. 2). Давление сверху превышает давление снизу на расчетное значение. Подвижная втулка 9 смещаясь вниз, сжимает пружину 10 и открывает сквозные радиальные отверстия 12 и сообщение через перепускные боковые каналы 13 и зазор или зазоры 14 зоны над Клапаном с зоной под Клапаном, и жидкость сверху поступает под Клапан. При снижении давления сверху до расчетного значения подвижная втулка 9 возвращается в исходное транспортное положение и сквозные радиальные отверстия 12 перекрываются и, соответственно, перекрываются перепускные боковые каналы.

Например, для предотвращения засорения сквозных продольных каналов 13, зазора 14 и сквозных боковых каналов 12 в них дополнительно устанавливают по меньшей мере один фильтрующий элемент 19 в поджимную муфту 1 в сквозной продольный канал 13, например, на резьбе фильтрующий элемент 19 в виде трубчатого перфорированного элемента, обеспечивающего фильтрацию верхнего потока при движении сверху вниз, пропуская объем потока через себя и также обеспечивая промывку подклапанной зоны и ниже Клапана.

3 - Клапан открыт для добычи вверх (Фиг. 3). Давление сверху Клапана становится ниже давления снизу, клапанная пара в виде седла 8 и шара 7 открывается, так как шар 7 поднимается потоком пластовой жидкости, которая устремляется далее вверх.

Рассматривается четыре основных варианта (Примера) конкретного выполнения.

1. Клапан 3 устанавливают в обсадной или эксплуатационной колонне над или под пакером 15 и разъединителем 21 колонны для эксплуатации фонтанных или газлифтных скважин (Фиг. 4, 5).

2. Клапан устанавливают под насосом 16 над или под пакером 15 (Фиг. 6, 7).

3. Клапан устанавливают над насосом 16 (Фиг. 8).

4. Комбинированный вариант с двумя Клапанами. Один Клапан (нижний) установлен в обсадной или эксплуатационной колонне с пакером 15 и разъединителем 21 колонны, над или под пакером 15, а второй Клапан (верхний) устанавливают над насосом 16 с пакером 15 (Фиг. 10) или без пакера 15 (Фиг. 9).

Первый вариант выполнения рассмотрим для работы на фонтанных и газлифтных скважинах (Фиг. 4, 5).

Спускают в скважину Установку, содержащую Клапан 3 на технологической трубе, при этом в качестве технологических труб используют гибкую трубу или НКТ 18.

Установку, включающую разъединитель 21, пакер 15 и Клапан 3 спускают вовнутрь обсадной или эксплуатационной колонны. Устанавливают пакер 15 над интервалом перфорации пласта 17. Разъединяют разъединитель 21 и поднимают НКТ 18 на расчетное расстояние. Потом осваивают скважину путем удаления раствора глушения и выводят скважину на фонтанный или газлифтный режим работы.

Далее все ремонтные работы в скважине над пакером 15 с глушением скважины проводятся без воздействия и проникновения растворов глушения в пласт 17, поскольку Клапан с клапанной парой отсекает перетоки вниз. При необходимости проведения обработки пластов 17 растворами поверхностно-активных веществ ПАВ и др., создают расчетное избыточное давление в НКТ 18, что приводит к перемещению вниз подвижной втулки 9 и открытию сквозных радиальных отверстий 12 для перетока жидкости под Клапан в подпакерную зону в нижележащий пласт 17.

Второй вариант рассмотрим для работы на насосных скважинах (Фиг. 6, 7).

Спускают в скважину Установку, содержащую разъединитель 21, пакер 15 и Клапан 3 на НКТ 18.

Устанавливают пакер 15 над интервалом перфорации пласта 17.

Разъединяют разъединитель 21 и извлекают НКТ 18, при этом Клапан 3 с пакером 15 остаются в скважине над интервалом перфорации пласта 17.

Спускают насос 16 (любой насос типа ШГН, ЭЦН, ЭВН и др.) на расчетную глубину. При дальнейших ремонтах скважин попадание раствора глушения в пласт 17 будет отсекаться и предотвращаться Клапаном.

Потом осваивают скважину путем удаления насосом 16 раствора глушения и выводят в эксплуатацию скважину.

При необходимости проведения обработки пластов 17 растворами ПАВ и др., создают расчетное избыточное давление в затрубе, которое приводит к перемещению вниз подвижной втулки 9 и открытию сквозных радиальных отверстий 12 для перетока жидкости под Клапан в подпакерную зону в нижележащий пласт 17.

Далее все ремонты с глушением скважины проводятся без воздействия и проникновения растворов глушения в пласт 17, поскольку Клапан с клапанной парой отсекает перетоки вниз на расчетных давлениях прокачки растворов глушения.

Третий вариант Установки с Клапаном для работы на насосных скважинах, предполагает спуск на НКТ 18 насоса 16 с установкой над ним Клапана 3 обратной промывки (Фиг. 8), при этом Клапан выполняет две функции:

1 - герметичное удержание жидкости над насосом 16 при его остановке;

2 - проведение обратной промывки насоса 16 с целью расклинивания насоса 16 или производства профилактических работ по его промывке для удаления солей.

Четвертый комбинированный вариант с двумя Клапанами обратной промывки рассмотрим для работы на насосных скважинах (Фиг. 9, 10).

Перед спуском в скважину Клапан настраивают на давление его открытия обратным потоком сверху, например, путем поджатия пружины 10 снизу методом закручивания муфты 5 с воздействием опорной втулки 11 на сжатие пружины 10, обеспечивающее открытие Клапана на расчетном давлении для промывки обратным током жидкости глубинного насоса 16 типа УЭЦН.

Пружину 10 устанавливают с расчетными параметрами, обеспечивающими ее срабатывание при расчетном давлении, сжимая ее для открытия Клапана, смещая при этом подвижную втулку 9 вниз за счет сжатия пружины для открытия сквозных радиальных отверстий 12 в неподвижном штоке 2, которые соединяются с продольными сквозными каналами 13 и зазором или зазорами 14.

Итак, спускают в скважину Установку, содержащую разъединитель 21, пакер 15 и Клапан 3 на НКТ 18.

Устанавливают пакер 15 над интервалом перфорации пласта 17.

Разъединяют разъединитель 21 и извлекают НКТ 18, при этом клапан 3 с пакером 15 остаются в скважине над интервалом перфорации пласта 17.

Далее спускают второй Клапан 3 на НКТ 18 с насосом 16 (типа ЭЦН, ЭВН и др.) на расчетную глубину. При дальнейших ремонтах скважин попадание раствора глушения в пласт 17 будет отсекаться и предотвращаться нижним Клапаном 3. Верхний Клапан 3 будет использоваться для прокачки растворов типа кислотных для расклинивания насоса 16 или для глушения по НКТ 18 через насос 16 скважины.

Потом осваивают скважину путем удаления насосом 16 раствора глушения и выводят в эксплуатацию скважину, при этом оба Клапана будут открыты потоком, поднимающим шар 7 относительно седла 8.

При необходимости проведения обработки пластов 17 растворами ПАВ и др., создают расчетное давление в НКТ 18 или в затрубе, что приводит к сжатию пружины 10, к перемещению вниз подвижной втулки 9 и открытию сквозных радиальных отверстий 12 для перетока сверху вниз жидкости под Клапан, в т.ч. в подпакерную зону в нижележащий пласт 17. При снижении давления над Клапаном подвижная втулка 9 возвращается в транспортное положение и перекрывает сквозные радиальные отверстия 12.

Далее все ремонты по подъему насосов 16 с глушением скважины проводятся без воздействия и проникновения растворов глушения в пласт 17, поскольку Клапан с клапанной парой отсекает перетоки вниз растворов глушения, а подвижная втулка 9 перемещается только на расчетных и значительно больших давлениях прокачки растворов ПАВ и обработки пласта 17, например, на 50-100 атм, при этом давления настраивают за счет поджатия пружины 10 снизу муфтой 5.

После спуска Клапана в скважину, проверяют его работоспособность следующим образом:

1. Определяют герметичность клапанной пары 7 и 8. Для этого осуществляют подачу промывочной жидкости с устья и заполняют ей полость НКТ 18. Если Клапан закроется при превышении давления сверху над давлением снизу, т.е. шар 7 герметично встанет в седло 8, то Клапан работоспособен в плане герметичности клапанной пары.

2. С помощью агрегата увеличивают давление внутри НКТ 18 над Клапаном до тех пор, пока пружина 10 не сожмется до расчетного значения, например, при избыточном на 20-200 атм., и подвижная втулка 9 переместится вниз ниже сквозных радиальных отверстий 12 в неподвижном штоке 2, образуя зазор 14 между неподвижным штоком 2 и полым корпусом 3 для обеспечения гидравлического сообщения между сквозными радиальными отверстиями 12 и сквозными продольными отверстиями 13 в поджимной муфте 1 в виде перетока скважинной жидкости сверху вниз, т.е. так проверяется работоспособность клапана на циркуляцию жидкости вниз.

3. Проверяют открытие клапанной пары 7 и 8, путем включения насоса 16 и начала откачки флюида с пласта 17. При повышении давления флюид поднимет шар 7 и начнет циркулировать через клапанную пару 7 и 8 и поступать снизу с пласта 17 на устье скважины.

Заявленная конструкция повышает надежность работы Клапана и, соответственно, увеличивает ресурс его работы, в том числе за счет снижения прямого воздействия раствора глушения, пластовой жидкости, ПАВ, кислот и др. на пружину 10, а также предотвращает воздействие раствора глушения на пласт и повышает эффективность эксплуатации глубинных насосов с обеспечением возможности обратной промывки насоса от засорения механическими примесями, для профилактики от солеотложений, предотвращения его клина из-за выпадения солей на подвижные элементы насоса УЭЦН, кроме этого повышает эффективность и безопасность работ по глушению скважин, в особенности с поглощающими скважинами с низким пластовым давлением, предотвращая попадание растворов глушения в продуктивные пласты, загрязнение продуктивных пластов, что способствует сохранению у пластов коллекторских свойств от загрязнения их растворами глушения, в том числе применением в процессе эксплуатации скважин технологии обратных промывок для обработки призабойной и удаленной зон пластов, например, промывок кислотными растворами, горячей нефтью или раствором с ингибиторами АСПО, удержанию столба жидкости в эксплуатационной и обсадной колонне в течение всего времени подземного ремонта скважин до заданного давления опрессовки колонны НКТ или осуществлению опрессовки эксплуатационной и обсадной колонны в процессе ее спуска и перед запуском скважины.

Изобретение относится к нефтегазовой отрасли. Клапан обратный промывочный содержит полый корпус, неподвижный шток, пружину, седло, запорный элемент в виде шара и уплотнительные элементы. Внутри полого корпуса размещены неподвижный шток со сквозными радиальными отверстиями и пружина. Седло расположено внутри неподвижного штока. Клапан дополнительно снабжен муфтой с опорной втулкой, подвижной втулкой и поджимной муфтой. Муфта выполнена полой с возможностью герметичного размещения внутри нее нижней части неподвижного штока, размещения внутри нее опорной втулки и герметичного закрепления на внутренней резьбе внутри нее нижней части полого корпуса. Опорная втулка выполнена с возможностью размещения в муфте, с возможностью размещения и закрепления внутри нижней части полого корпуса и с возможностью размещения на нижней части неподвижного штока. Подвижная втулка выполнена с возможностью герметичного размещения внутри полого корпуса и на неподвижном штоке, герметичного перекрытия сквозных радиальных отверстий и с возможностью взаимодействия с пружиной. Пружина герметично расположена внутри полого корпуса между опорной и подвижной втулками и на неподвижном штоке. Поджимная муфта выполнена монолитной или составной с присоединительной внутренней резьбой, расположенной в верхней части, и с присоединительной внешней резьбой, расположенной в нижней части, которая выполнена с внутренней формой, обеспечивающей перемещение шара, и снабжена сквозными продольными отверстиями, расположенными по окружности. На неподвижном штоке размещена подвижная втулка с возможностью перемещения относительно сквозных радиальных отверстий с образованием зазора между неподвижным штоком и полым корпусом, для обеспечения гидравлического сообщения между сквозными радиальными отверстиями и сквозными продольными отверстиями. Достигается технический результат – повышение надежности. 5 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Клапан обратный промывочный, содержащий полый корпус, неподвижный шток, пружину, седло, запорный элемент в виде шара и уплотнительные элементы, при этом полый корпус выполнен с присоединительными резьбами, с возможностью размещения внутри него неподвижного штока и пружины, неподвижный шток выполнен полым со сквозными радиальными отверстиями, седло выполнено с возможностью расположения его внутри неподвижного штока и с возможностью расположения шара, отличающийся тем, что дополнительно снабжен муфтой с опорной втулкой, выполненными монолитно или раздельно, подвижной втулкой и поджимной муфтой, полый корпус выполнен с возможностью размещения внутри него опорной и подвижной втулок и с возможностью размещения и герметичного закрепления нижней его части в муфте, муфта выполнена полой с возможностью герметичного размещения внутри нее нижней части неподвижного штока, с возможностью размещения внутри нее опорной втулки и с возможностью размещения и герметичного закрепления на внутренней резьбе внутри нее нижней части полого корпуса, опорная втулка выполнена с возможностью размещения в муфте, с возможностью размещения и закрепления внутри нижней части полого корпуса и с возможностью размещения на нижней части неподвижного штока, подвижная втулка выполнена с возможностью герметичного размещения внутри полого корпуса и на неподвижном штоке, с возможностью герметичного перекрытия сквозных радиальных отверстий и с возможностью взаимодействия с пружиной, пружина выполнена с размерами, обеспечивающими герметичное расположение ее внутри полого корпуса между опорной и подвижной втулками и на неподвижном штоке, поджимная муфта выполнена монолитной или составной с присоединительной внутренней резьбой, расположенной в верхней части, и с присоединительной внешней резьбой, расположенной в нижней части, которая выполнена с внутренней формой, обеспечивающей перемещение шара и снабжена сквозными продольными отверстиями, расположенными по окружности, неподвижный шток выполнен с возможностью размещения внутри полого корпуса под поджимной муфтой, с возможностью размещения на нем опорной втулки и пружины, с возможностью герметичного размещения на нем подвижной втулки, обеспечивая перемещение относительно сквозных радиальных отверстий с образованием зазора между неподвижным штоком и полым корпусом для обеспечения гидравлического сообщения между сквозными радиальными отверстиями и сквозными продольными отверстиями, с возможностью размещения седла в его верхней части и с возможностью размещения уплотнительных элементов над и под сквозными радиальными отверстиями, шар расположен с возможностью перемещения относительно оси поджимной муфты, обеспечивающей сверху ограничение перемещения шара.

2. Клапан обратный промывочный по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно снабжен внешним фиксатором, выполненным с возможностью размещения на муфте и с возможностью размещения и закрепления на полом корпусе.

3. Клапан обратный промывочный по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно снабжен по меньшей мере одним ограничительным вкладышем, расположенным в поджимной муфте.

4. Клапан обратный промывочный по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно снабжен фиксатором, выполненным с возможностью размещения в поджимной муфте для обеспечения фиксации положения седла.

5. Клапан обратный промывочный по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно снабжен по меньшей мере одной манжетой, расположенной над шаром и выполненной с возможностью размещения в поджимной муфте.

6. Клапан обратный промывочный по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно снабжен по меньшей мере одним фильтрующим элементом, расположенным с возможностью перепуска потока сверху, при этом фильтрующий элемент выполнен с возможностью размещения в поджимной муфте, обеспечивая фильтрацию верхнего потока, и снабжен отверстиями для пропуска потока.