Скважинный клапан-отсекатель Советский патент 1984 года по МПК E21B34/06 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при эксплуатации нефтя ных скважин, в частности, для перекрытия потока жидкости в аварийных ситуациях. По основному авт.св. W 977716 из вестен скважинный клапан-готсекатель содержащий корпус, шток с осевым каналом, установленный с возможность взаимодействия с запорным элементом выполненным в виде шара, сильфоны разного диаметра, образующие со што ком и корпусом кольцевую герметич- ную камеру, заполненную газом при за данном давлении l . К недостаткам известного клапана относится то, что повышение величины перепада давлений под клапаном выше определенйого значения, воздействуя на площадь сильфона меньшего диаметра, может нарушить герметичность кла пана, т.е открыть его преждевременно; после открытия клапана, давление в насосно-компрессорных трубах увели чивается и клапан вновь закрывается увеличение пластового давления заново открывает клапан. Многократное повторение этого про цесса способствует повышению уровня жидкости до фонтанирования, что может привести к загрязнению окружаюг |Щей среды и осложнениям при проведе1НИИ подземных ремонтов. Кроме того, возможно забивание пространства сильфона большего диаметра между гофрами) механическш|р1 примесями, десКом и т;д., содерж щимися в скважинной жидкости, что может препятствовать движению штокд вниз или наверх и при этом клапан не будет.срабатывать от изменения уров.ня жидкости в скважине. Цель изобретения - повьшёние надежности работы клапана путем предотвращения преждевременного срабатывания. . Указанная цель достигается тем, что скважинный клапан-отсекатель снабжен установленным над кольцевой герметичной камерой дополнительным сильфоном, эффективная площадь которого равна разности эффективных площадей сильфонов разного диаметра и концы которого жестко связаны со што ком и корпусом, причем в лр.следнем .вьтолнен канал для сообщения камеры, образованной штоком, корпусом и силь фонами большого диаметра и дополни.тельным, с пространством скважины.. На фиг. 1 изображен клапан в открытом положении, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на jJ)Hr. If на фиг. 3 - запорный узел клапана в закрытом положении, продольный разрез. Скважинный клапан-отсекатель име ет переводник 1, внутри которого установлен шток 2 с осевым каналом, соединенный с переводником 1 посредством двух сильфонов 3 и 4 различного диаметра, причем сильфов 3 большего диаметра установлен выше сильфона 4 меньшего диаметра. Один конец каждого сильфона 3 и 4 свя-зан с переводником 1, а другой - со штоком 2. Переводник 1, шток 2 и сильфоны 3 и 4 образуют кольцевую герметичную камеру 5, заполненную газом под заданным давлением. Шток 2 связан с шаром б при.помощи плечиков 7 и штифтов 8. На шаре 6 выполнены радиальные пазы 9, взаимодействующие с пальцами 10, установленными в наконечнике 11. В наконечнике 11 установлены дополнительные пальцы 12, которые обеспечивают нормальную взаимосвязь шара б со штоком 2. Внутри кожуха 13 установлена цанга 14, перья которой взаимодействуют с буртом 15, выполненном на штоке 2. Наконечник 11 присоединен к кожуху 13 с помощью накидной гайки 16. Шар 6 предварительно прижимается пружиной 17 через втулку 18 к седлу 19. Заполнение камеры 5 цроизводится. через золотник 20, над которым устанавливается пробка 21. Верхняя часть штока 2 через дополнительный сильфон 22 соединена с корпуссм 23 посредством переводника 24. В корпусе 23 выполнен кангш 25 для сообщения камеры 26, образованной штоком 2, корпусом 23, сильфоном 3 большего диаметра и дополнительным сильфоном 22, с подклапанным пространством скважины. В-корпусе 23 имеются уплотнительные элементы 27, обеспечиаакицие герметичную . Лосг1Дку клщхаиа в ниппель, установленный выше пакера в скважине. Фиксация клапана-отсек теля в ниппеле осуществляется замкоМг присоединяющимся к внутренней резьбе лереводника 24, (ниппель, пакер и замок не показаны). Клапан-отоекатель работает следующим образом. Кольцевая герметичная камера 5 кдапана-отсекафеля заряжается газом под заданным давлением, и клапан-отсекатель устанавливается в ниппеле. tIpH этом вследствие того, что давление в кольцевой герметичной камере 5прёвьшает давление столба жидкости в скважине, шток 2 находится в своем край({ем верхн «{ положении, и шар 6открывает проход клапана. При изменении уровня жидкости в скважине выше заданного на шток 2 начинает действовать усилие, величина которого определяется как перепадом давлений между давлением в камере 5 и давлением столба жидкости выше клапана в скважине, так и разностью диаметров сильфонов 3 и 4. Под действием возникающего усилия шток 2 стремится передвинуться вниз, однако этому препятствует бурт 15, который упирается в перья цанги 14. Только при возрастании усилия до величины, способной раскрыть перья цанги 14, шток 2 начинает резко передвигаться вни.з,прй этом шар 6 будет также перемещаться вниз.-и переворачиваться за счет взаимодействия эксцентричного пальца 10 с радиальным пазом,9.При дости.жении штоком 2 крайнего нижнего шар 6, повернувшись на 90, закрывает проход клапана (фиг. 3). Процесс закрытия клапана проходит беэ влияния дополнительного сильфона 22, так как давления, действующие на него внутри и снаружи, одинаковые. После (Закрытия клапана давление под клапаном увеличивается в результате повышения пластового давления. Это давление действует на эффективную площадь сильфона 4 и на разницу эффект-ивных площадей сильфонов 3 и 22. Ввиду того, что эффективная площадь сильфона 4 равна разнице эффективных площадей сильфонов 3 и 22, давление под клапаном не влияет на положение штока.

Впоследствии клапан в закрытом положении удерживается усилием давления столба жидкости выше клапана, действующего на эффективную площадь дополнительного сильфона 22.

При изменении уровня жидкости в скважине ниже заданной величины возникает усилие, которое передвигает шток 2 в крайнее верхнее положение и проход клапана вновь открывается.

Учитывая то, что жидкость, проходя через отверстие 25 в корпусе, действует на сильфон 3, забивание его пространства механическими примесями исключается. Это объясняется тем, что механические примеси не могут подниматься снизу вверх, от собственного веса они все время падают вниз.

Дополнительный сильфон предотвращает самопроизвольное открытие клапана при повышении давления под ним, что в свою олередь повышает его надежность .

Это позволяет значительно упростить подземный ремонт полуфонтанных Q скважин, что дает большой экономический эффект.

12

К

iput 3

СКВАЖИННЫЙ КЛАПАН-ОТСБКАТЕЛЬ по авт.св. 977716 о т л и чающийся тем, что, с целью Повышения надежности работы путем предотвращения преждевременного срабатывания, он снабжен установленным над кольцевой герметичной камерой дополнительным Ьильфоном, эффективная площадь которого равна разности эффективных площадей сильфбнов разного диаметра и концы которого жестко связаны со штоком и корпусом, причем в последнем выполнен канал для сообщения камеры, образованной штоком, корпусом и сильфонами большего диа,метра и дополнительным, с пространст:вом скважины. Л