Клапан-отсекатель для газовой скважины Советский патент 1991 года по МПК E21B34/06 

Изобретение относится к скважинному оборудованию и может быть использовано в газовой промышленности при эксплуатации скважин, для отсечения потока газа от пласта, и в случае возникновения аварийной ситуации.

Цель изобретения - повышение эффективности и эксплуатационной надежности работы за счет обеспечения безопасности

автоматического включения его при одновременном ограничении снижения давления в следящей камере при закрытии запорного органа.

На фиг.1 показан общий вид клапана-от- секателя для газовой скважины, на фиг.2 - герметизирующая втулка; на фиг.З - подпружиненная тарельчатая заслонка в закрытом положении; на фиг 4 - то же. в

положении перетока газа в начальный период открытия.

Клапан -отсекатель для газовой скважины содержит корпус 1 с осевым каналом и средством 2 для дросселирования и седлом 3, запорный орган в виде подпружиненной тарельчатой заслонки 4 с узлом управления, включающим, установленным в корпусе 1 с возможностью осевого перемещения и взаимодействия с запорным органом, трехступенчатый поршень 5 с осевым каналом, образующий с корпусом 1 последовательно размещенные и гидравлически связанные между собой и с осевым каналом корпуса 1 кольцевую и следящую камеры 6,7 и средство для подачи силового агента. Клапан-отсе- катель также снабжен размещенной в нижней части корпуса 1 под запорным органом, с возможностью взаимодействия с нижней ступенью поршня 5 герметизирующей втулкой 8 с осевым и продольным каналами 9,10 гидравлически связанными с кольцевой камерой 6 и осевым каналом корпуса 1 ниже уровня установки запорного органа с кольцевой проточкой 11 для гидравлического сообщения продольных каналов 9,10 и с тарированной разрушаемой диафрагмой 12, установленной в продольном канале 10 под кольцевой проточкой 11, средство 2 для дросселирования размещено между следующей 7 и кольцевой 6 камерами, причем ступени поршня 5 имеют диаметры, уменьшающиеся в направлении запорного органа, а между корпусом 1 верхней и средней ступенями поршня 5 образована управляющая камера 13 со средством для подачи силового агента. Запорный орган выполнен в виде подпружиненной и тарельчатой заслонки 4, установленной на оси 14. Отверстие 15 в тарельчатой х заслонке 4 выполнено эллиптическим.Это обеспечивает возможность образования дополнительной оси вращения вокруг точки опоры 16 тарельчатой заслонки 4 о седло 3. Подвижные элементы клапа- на-отсекателя и узлы герметизации снабжены уплотнительными кольцами 17. Средство для подачи силового агента содержит подводящий канал 18 и импульсную трубку 19.

Клапан-отсекатель работает следующим образом.

Его спускают в скважину на насосно- компрессорных трубах, проложив по ним с устья скважины импульсную трубку 19. В корпусе клапана 1 выполнено седло 3,на которое может садиться подпружиненная тарельчатая заслонка 4 при закрытии клапана. Приводом запорного органа является полый трехступенчатый поршень 5, который

образует с корпусом 1 три камеры - управляющую камеру 13, следящую камеру 7 и кольцевую камеру 6, Камеры 6 и 7 сообщаются между собой средством для дросселирования 2, Назначение камеры 7 следить за давлением в полости насосно-компрессорных труб (НКТ) и в случае его резкого снижения или при аварии, закрыть клапан, воздействуя на вторую ступень поршня 5.

0 Дроссель 2 с одной стороны обеспечивает передачу давления в камеру 7, а с другой стороны медленный перепуск газа из нее. В камере 6 находится подпружиненная тарельчатая заслонка 4 и до начала работы

5 устройства полость камеры 6 изолирована от скважинной жидкости, а давление в ней атмосферное. Герметизирующая втулка 8 предназначена для защиты камер 6 и 7 от промывочной жидкости в скважине, которая

0 не должна попадать в следящую камеру 7 до освоения скважины и перехода ее на газ. Во втулке 8 выполнен продольный канал 10 с установленной в нем тарированной разрушаемой диафрагмой 12 (фиг.2). При освое5 ним скважины давление в полости НКТ после замещения бурового раствора начинает возрастать и при расчетном давлении газа диафрагма 12 прорывается, срезанная часть ее улавливается в кольцевой проточке

0 11. Эта проточка соединена с кольцевой камерой 6 посредством продольных каналов 9. Происходит заполнение следящей камеры 7 добываемым газом. При резком падении давления в осевом канале ствола

5 ступенчатый поршень 5 начинает перемещаться вверх до упора, при этом подпружиненная заслонка 4 поворачивается и садиться на седло 3 корпуса клапана (фиг.З). При аварийной ситуации, когда резкого па0 дения давления в полости лифтовой колонны не происходит (образование свища, трещины и т.д.) необходимо обеспечить принудительное закрытие канала. Для этого предусмотрена управляющая камера 13, в

5 которую с устоя скважины подают через канал 18 и импульсную трубку 19 избыточное давление, При превышении произведения давления на подпоршневую площадь над давлением газа сверху на поршень 5 со сто0 роны лифтовой полости, поршень 5 переместится вверх и заслонка 4 перекроет скважину. Для открытия закрытого клапана в лифтовую полость над заслонкой подают давление газа мз шлейфа. Поршень 5 начнет

5 перемещаться вниз, открывая заслонку 4 при давлении над заслонкой 4 меньше, чем под ней.

Для окончательного выравнивания давления,исключения слома оси 14 заслонки, последняя выполнена таким образом (фиг.З

и 4), что нижний торец поршня 5 сначала контактирует с краем заслонки 4 (как показано на фиг.З), обеспечивая вращение последней вокруг новой оси вращения, образованной на поверхности седла 36 опорной точке 16, которая образована эллиптическим зазором в отверстии 15. При достижении торцом поршня 5 и заслонкой положения, показанного на фиг.4 произойдет переток газа в полость над заслонкой и давление выравнивается, после чего поршень 5 перемещается вниз до упора, поворачивая разгруженную заслонку 4 в открытое положение.

Формула изобретения Клапан-отсекатель для газовой скважины, содержащий корпус с осевым каналом, со средством для дросселирования и седлом, запорный орган в виде подпружиненной тарельчатой заслонки с узлом управления, включающим установленный в корпусе с возможностью осевого перемещения и взаимодействия с запорным органом трехступенчатый поршень с осевым каналом, образующий с корпусом последовательно размещенные и гидравлически связанные между собой и с осевым каналом

корпуса кольцевую и следящую камеры, и средство для подачи .силового агента, отличающийся тем, что.с целью повышения эффективности и эксплуатационной надежности в работе путем обеспечения возможности автоматического включения его при одновременном ограничении снижения давления в следящей камере при закрытии запорного органа, он снабжен размещенной в

нижней части корпуса под запорным органом с возможностью взаимодействия с нижней степенью поршня герметизирующей втулкой с осевым и продольными каналами, гидравлически связанными с кольцевой камерой и осевым каналом корпуса ниже уровня установки запорного органа, с кольцевой проточкой для гидравлического сообщения продольных каналов и с тарированной разрушаемой диафрагмой, установленной в

продольном канале под кольцевой проточкой, средство для дросселирования размещено между следящей и кольцевой камерами, причем ступени поршня имеют диаметры, уменьшающиеся в направлении

запорного органа, а между корпусом, верхней и средней ступенями поршня образована управляющая камера со средством для подачи силового агента.

Изобретение относится к скважинному оборудованию и м.б. использовано в газовой пром-ти при эксплуатации скважин для отсечения потока газа от пласта и в случае возникновения аварийной ситуации. Цель изобретения - повышение эффективности и эксплуатационной надежности работы за счет обеспечения возможности автоматического включения его при одновременном ограничении снижения давления в следящей камере при закрытии запорного органа. Клапан-отсекатель содержит корпус (К) 1 с осевым каналом, средством 2 для дросселирования и седлом, запорный орган в виде подпружиненной тарельчатой заслонки 4 с узлом управления, включающим установленный в К 1 с возможностью осевого перемещения и взаимодействия с запорным органом трехступенчатый поршень (ТП) 5 с осевым каналом, образующий с К 1 последовательно размещенные и гидравлически связанные между собой и с осевым каналом К 1 кольцевую и следящую камеры 6,7 и средство для подачи ситового агента. В нижней части К 1 под запорным органом с возможностью взаимодействия с нижней ступенью ТП 5 размещена герметизирующая втулка 8 с осевым и продольными каналами (ПК), гидравлически связанными с кольцевой камерой 6 и осевым каналом К 1 ниже уровня установки запорного органа с кольцевой проточкой для гидравлического сообщения ПК с тарированной разрушаемой диафрагмой. Последняя установлена в ПК под проточкой. Между камерами 7 и 6 размещено средство 2 для дросселирования.Ступени ТП 5 имеют диаметры.уменьша- ющиеся в направлении запорного органа, а , между К 1, верхней и средней ступенями ТП 5 образована управляющая камера 13 со средством для подачи силового агента. 4 ил. сь ю 00 о ю

19

Фиг. 3

ФигЛ

Фиг. 2