Циркуляционный клапан Советский патент 1991 года по МПК E21B34/06 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности,в частное- ти к циркуляционным клапанам.

Цель изобретения - повышение надежности работы клапана за счет увеличения герметичности его подвижных соединенийо.

На фиг„1 показан клапан после осуществления посадки пакера при обеспечении гидродинамической связи межтрубного и внутритрубного пространств $ на фиг.2 - то же, при соединении ме- таллического уплотнителя с корпусом (пакером); на фиг.З - то же после проведения подготовки к операции рассоединения ; на фиг.4 - то же, при соединении корпуса циркуляцион- ного клапана и подъеме верхней части на поверхность; на фиг„5 - то же, при повторном спуске и наличии гидродинамической связи полости колонны труб с межтрубным надпакерным пространст- вом.

Циркуляционный клапан состоит из разъемного корпуса 1 с верхним 2 и нижним 3 посадочными седлами. Нижнее посадочное седло 3 содержит обратную фаску 4. Затвор 5 с посадочными поверхностями 6 и 7 установлен между седлами 2 и 3- с образованием кольцевой камеры а с корпусом 1 и связан через шток 8 с нагнетательной ко- лонной труб 9„ В корпусе 1 над верхним седлом 2 выполнено сужение 10, содержащее шлицевые пазы 11, а на затворе 5 над верхней посадочной поверхностью 6 выполнены ответные выступы 12,.На нижнем конце затвора 5 жестко закреплен металлический уплотнитель 13 с наружным кольцевым вытупом 14, выполненным на уровне расположения обратной фаски 4 нижнего посадочного седла 3 корпуса 1.

Шток 8 содержит внутреннюю кольцевую расточку б, в которой расположен свободно ствол 15 со стопорной гайкой на верхнем конце. Ход ствола 15 внутри кольцевой расточки б штока 8 ограничен снизу упором 16. Ствол 15 и упор 16 связаны между собой срезным элементом Т7. На внешней стороне ствола 15 под упором 16 установлен и закреплен, например, посредством сварки разжимной конус 18, входящий во взаимодействие с металлическим уплотнителем 13„

Нижний конец ствола 15 оснащен кольцевым выступом 19, который охватывается ниппелем 20, с образованием подвижного соединения со стволом 15 и с корпусом 1 Ход ниппеля 20 относительно корпуса 1 ограничен упором 21 о В осевом канале ствола 15 выполнено седло 22 для шарового клапана 23 (фиг.З)о В осевом канале ниппеля 20 установлено посадочное седло 24 с посадочным клапаном 25. Ниппель 20 и корпус 1 образуют между собой поршневую пару. Ствол 15 содержит радиальное циркуляционное отверстие в под разжимным конусом 18 .Корпус 1 связан нижним концом с пакером 26 (показан условно).

Рассмотрим работу циркуляционного клапана, начиная с момента обеспечения спуска всей компоновки в скважину, включая термостойкий пакер, сам циркуляционный.клапан и нагнетательную колонну труб.

В осевом канале ниппеля 20 на седло 24 в этом случае может быть установлен посадочный клапан 25, который выполнен меньшего диаметра, чем диаметр проходного канала пакера 26, что позволяет осуществить беспрепятственный его сброс на забой скважины.

Предположим, что посадка пакера 26 осуществлена, и рассмотрим работу циркуляционного клапана..

4 Натяжением колонны труб 9 перемещают затвор 5 внутри кольцевой камеры а корпуса 1 с установкой его в нейтральное положение между посадочными седлами 2 и 3. В результате образуется гидродинамическая связь полости нагнетательной колонны труб 9 через циркуляционное отверстие & с межтрубным надпакерным пространством.

Необходимость наличия этой связи возникает, например, в случае осуш

ки межтрубного пространства путем подачи воздуха и в случае осуществления процесса установки теплоизоляции путем ее намыва с последующим выпариванием технологической жидкости После этого осевым перемещением нагнетательной колонны труб 9 затвор 5 посадочной поверхностью 7 опирают на нижнее посадочное седло 3 корпуса 1 с передачей на него веса вышележащей нагнетательной колонны труб 9. При этом кольцевой выступ 14 металлического уплотнителя 19 располагается на уровне обратной фаски 4 нижнего седла Зо

В нагнетательной колонне труб 9 создают избыточное давление, которое действует ка полную площадь сечения ниппеля 20, осевой канал которого перекрыт посадочным клапаном 25. Ниппель 20 перемещается относительно корпуса 1 вниз до входа во взаимодействие с упором 21 и перемещает за -выступ 19 ствол 15 Происходит срез срезного элемента 17.

Разжимной конус 18 перемещается стволом 15 относительно металлического уплотнителя 13 и деформирует последний в радиальном направлении до входа кольцевым выступом 14 во взаимодействие с обратной фаской 4 нижнего посадочного седла 3 с образованием герметичного контакта. Ход ниппеля 20, а значит и ход ствола 15 с разжимным конусом 18 подобраны таким образом, что разжимной конус 18 располагается своей цилиндрической поверхностью внутри металлического уплотнителя 13, препятствуя его вы

5

0

0

0

ходу из взаимодействия с обратной фаской 4 в процессе эксплуатации. В этом положении после съема посадочного клапана 25 с посадочного седла 24 известными приемами осуществляют эксплуатацию циркуляционного клапана в режиме нагнетания теплоносителя (фиг.2). Следует отметить, что циркуляционный клапан по конструктивным особенностям позволяет осуществлять функции присоединительного устройства. При необходимости съема пакера 26 с места устанозки это можно осуществить простым натяжением колонны труб (фиг.2).

Осевое растягивающее усилие на пакер 26 передается через металлический уплотнитель 13.

Рассмотрим работу циркуляционного клапана в режиме вымыва из межтрубного пространства отслужившей теплоизоляции или в случае, когда необходима замена вышедшей из строя сек- 5 Ции нагнетательной колонны труб,.

Необходимость съема пакера 26 с места установки и нижележащего оборудования отсутствует. В этом случае с поверхности подают шаровой клапан 23 (фиг.З) с посадкой его на седло 22.

Избыточным давлением жидкости, величина которого находится в пределах 2,0-3,0 МПа, осуществляют перемещение ствола 15 с разжимным конусом 18 вниз относительно металлического уплотчителя 13. Нижний конец ствола 15 свободно перемещается внутри ниппеля 20. Ход ствола 15 вниз происходит др входа во взаимодействие разжимного конуса 18 с ниппелем 20„ При этом разжимной конус 18 выходит из взаимодействия с металлическим уплотнителем 13 и располагается ниже его.

Натяжением нагнетательной колонны труб 9 осевое усилие сообщается металлическому уплотнителю 13, который при определенном усилии в результате взаимодействия кольцевого выступа 14 с обратной фаской 4 пластически деформируется к оси скважины Перемещением нагнетательной колонны труб 9 вверх затвор 5 устанавливается в нейтральное положение в кольцевой камере о. корпуса 1 с образовани5

0

5

ем гидродина:шческой связи межтрубного пространства с внутритрубным. После проведения необходимых технологических операций осуществляют опеоа

цию рассоединения циркуляционного клапана и пакера 26.

Для этого затвор 5 перемещают в корпусе 1 в крайнее верхнее положение. При расчетном натяжении нагнетательной колонны труб 9 и плавном ее вращении вводят выступы 12 на затворе 5 во взаимодействие с ответными пшицевыми пазами 11 в корпусе 1. Поскольку корпус 1 выполнен из двух частей, связанных одна с другой посредством левой резьбы, то правым вращением нагнетательной колонны труб 9 осуществляют рассоединение частей корпуса 1 одна от другой (фиг„4) „ Нижняя часть корпуса 1 устройства остается в жесткой связи с пакером 26 на забое скважины. Колонна труб 9 с циркуляционным клапаном извлекается на поверхность. Осуществляют замену вышедших из строя деталей и готовят клапан к повторному спуску. При этом на посадочное седло 24 в ниппеле 20 устанавливают посадочный клапан 25 (фиг.1).

При повторном спуске верхнюю часть корпуса 1 не устанавливают. Это необходимо только для обеспечения операции по перекрытию межтрубного пространства термостойким пакером 26.

0

5

0

На нагнетательной колонне труб 9 циркуляционный клапан опускают в скважину до упора затвора 5 в нижнее посадочное седло 3 корпуса 1 (фиг.1). Дальнейшая работа с клапаном ведется аналогично. Формула изобретения

Циркуляционный клапан, включающий корпус с верхним и нижним седлами, связанный с колонной труб шток и установленный на нем затвор с двумя посадочными поверхностями, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы клапана за счет увеличения герметичности его подвижных соединений, он снабжен уплотнителем в виде тонкостенной цилиндрической оболочки с выступом,- выполненным в его нижней части, стволом с циркуляционным отверстием, разжимным конусом, упором, ниппелем с посадочным седлом, обратной фаской и на нижнем седле для размещения выступа уплотнителя, причем уплотнитель связан верхней частью с затвором, а разжимной конус жестко установлен на стволе с возможностью взаимодействия с уплотнителем, при этом упор установлен в штоке с возможностью ограничения хода ствола, а ниппель с посадочным седлом концентрично установлен на стволе.

1 зяф

91в

Ы

-6

ZSfW

-ад

9

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности. Цель - повышение надежности работы клапана за счет увеличения герметичности его подвижных соединений. Клапан включает корпус 1 с верхним 2 и нижним 3 посадочными седлами (С)„ Между С 2 и 3 установлены затвор 5 с посадочными поверхностями 6 и 7 с образованием камеры а. Затвор 5 связан через шток (Ш) 8 с колонной труб (КГ) 9. На С 2 выполнено сужение 10 со шпи