Циркуляционный клапан Советский патент 1993 года по МПК E21B34/06 

Изобретение относится к нефтегазодо- бывающей промышленности, а именно к подземному скважинному оборудованию для освоения, глушения и промывки нефтяных и газовых скважин.

Известен циркуляционный клапан, состоящий из корпуса, втулки и пружины, усилие которой регулируется. Уплотнение между кожухом и втулкой осуществляется резиновыми кольцами. Корпус со втулкой образует камеру высокого давления, сообщающуюся через отверстия в корпусе с внутритрубным пространством, и дополнительную камеру, сообщающуюся с внутренней полостью корпуса через обратный клапан. Корпус выполнен с пром.ывочными отверстиями.

У данного клапана низкая надежность и недостаточные функциональные возможности.

Известен также циркуляционный клапан, содержащий корпус с перепускными и циркуляционными каналами, ступенчатую втулку и пружину, поджатыми регулировочными гайками. Корпус и втулка образуют камеру высокого давления, разделенную поршнем и упором, и дополнительную камеру. Камеры сообщаются посредством канавVJ

00

V4

«шД

Ю

4

CJ

ки и через отверстие, заглушенное пробкой, заливаются смазочной жидкостью.

Недостатком этого клапана при освоении скважины методом мгновенных высоких депрессий является ненадежность работы при неоднократном опорожнении внутренней полости насосно-компрессорных труб от пластовой жидкости, включающей в себя абразивные материалы. При перетоке пластовой жидкости из насосно- компрессорных труб ..в затрубное пространство через циркуля цйон ные отверстия часть .жидкости будет попадать в камеру высокого давления между поршнем и подпружиненной ступенчатой втулкой ив этой камере будет происходить отстой и оседание абразивных частиц на верхней площадке разделительного поршня. Накопление и уплотнение абразивного материала внутри камеры высокого давления приведет к заклиниванию разделительного поршня внутри камеры и пружина не сможет переместить ступенчатую втулку в нижнее положение для закрытия циркуляционных отверстий. В этом случае ступенчатая втулка будет зафиксирована гидравлическим замком и держать циркуляционные отверстия клапана постоянно открытыми. Таким образом через этот клапан возможен обрат- ный ток пластовой жидкости из затрубного .пространства во внутреннюю полость на- сосно-компрессорных труб.

Наиболее близким к предлагаемому является перепускной .клапан для насосно- компрессорных труб, обеспечивающий циркуляцию жидкости из полости насосно- компрессорныктруб в затрубное пространство. Такой клапан представляет собой корпус с двумя каналами. Один канал связывает верхнюю и нижнюю полости труб, а другой - верхнюю полость и затрубное пространство. В одном канале установлен клапан для пропуска жидкости снизу вверх, а в другом - подпружиненный клапан для предотвращения обратного тока вытесненной из труб пластовой жидкости.

Однако при использовании этого клапана, в частности, при освоении и исследовании бурящихся скважин, в процессе вытеснения из труб пластовой жидкости, имеющей в своем составе абразивные частицы породы - например при частичном разрушении призабойной зоны пласта или извлечении из пласта бурового раствора с утяжелителем, возможен быстрый износ отверстий, сообщающих канал с затрубным пространством, седла клапана. При повторном опорожнении полости насосно- компрессорных труб от пластовой жидкости через какое-либо изношенное отверстие вывалится шар подпружиненного клапана и в этом случае через этот канал будет происходить переток жидкости из затрубного пространства в полость насосно-компрессорных труб. Таким образом, в результате абразивного износа отверстий и выхода из строя клапана возможен обратный ток пластовой жидкости, вытесненной из труб.

Кроме этого, указанный перепускной клапан для насосно-компрессррных труб не имеет центрального сквозного канала необходимых размеров для осуществления вызова притока из пласта методом

мгновенного создания глубокой депрессии, например, при использовании забойного оборудования. Отсутствие такого канала снижает функциональные возможности этого клапана при освоении и вызове притока

пластового флюида из коллекторов ухудшенной проницаемости.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей при одновременном повышении надежности работы

устройства путем уменьшения абразивного износа циркуляционных клапанов и предотвращения обратного тока вытесненной из труб пластовой жидкости при освоении скважине методом мгновенной высокой депрессии.

Поставленная цель достигается тем, что циркуляционный клапан, содержащий корпус с перепускными каналами, выполненными с упорами, и циркуляционными

каналами, снабжен шаровыми элементами, посадочные гнезда под которые размещены в нижней части перепускных каналов, выполненных гидравлически сообщающимися в средней части над посадочными гнездами

с соответствующими циркуляционными каналами, а упоры размещены в верхней части перепускных каналов над гнездами шаровых элементов.

На чертеже приведен вертикальный

разрез циркуляционного клапана в открьи том положении.:

Циркуляционный клапан состоит из корпуса 1 со сквозным центральным отверстием, имеющего на концах резьбу для

соединения с насосно-компрессорными или бурильными трубами 11с помощью муфт 10. В корпусе выполнены продольные(пере- пускные) каналы 2, имеющие в средней части посадочные гнезда 6 для шара 3. Верхняя

часть продольных каналов снабжена резьбой для установки упоров. Продольные каналы в средней части сообщаются с выполненными в горизонтальной плоскости в корпусе циркуляционными каналами 5,

служащими для сообщения внутренней полости насосно-компрессорных или бурильных труб 11 с затрубным пространством, ограниченным обсадной колонной 9. На концевой части циркуляционных каналов имеются твердосплавные насадки 7, за- крепленные фиксаторами 8.. .

Для создания мгновенных глубоких депрессий на пласт и последующего освоения разведочной скважины или для очистки при- забойной зоны пласта и последующего плавного возбуждения компрессором продуктивного пласта, циркуляционный клапан спускается в скважину в компоновке с устройством для создания мгновенных депрессий. Воздух, нагнетаемый компрессором в насосно-компрессорные или бурильные трубы, оказывает давление на жидкость, находящуюся во внутренней полости труб. Под воздействием избыточного давления жидкости из внутренней полости насосно- компрессорных или бурильных труб поступает в продольные каналы 2, поднимает и прижимает шаровой клапан 3 к ограничителю 4, При этом жидкость через циркуляционные каналы-5 вытесняется в затрубное пространство между клапаном и обсадной колонной.

После снижения уровня жидкости во внутренней полости насосно-компрессорных или бурильных труб через устье скважи- ны стравливается избыточное давление воздуха, закачанного компрессором, в атмосферу. В этом случае между столбами жидкости во внутренней полости труб и за- трубного пространства возникает разница давлений и в результате этого шаровые клапаны 3 садятся в посадочные гнезда 6 и перекрывают циркуляционные каналы 5 и продольные каналы 2,-предотвращая тем самым обратный переток пластовой жидко- сти из затрубного пространства во внутреннюю полость труб.

Такие операции можно проводить неоднократно, и по воздействием возникающих перепадов давления между трубным и за- трубным пространствами циркуляционной клапан будет периодически открываться или закрываться. Быстрый износ циркуляционных каналов 5 вследствие воздействия абразивных частиц породы, находящихся в пластов-ом флюиде или технологической жидкости предотвращается насадками 7 из твердосплавного материала, закрепленными фиксаторами 8, предотвращающими их выпадение из корпуса клапана.

Предлагаемый циркуляционный клапан при подъеме труб предотвращает сифон жидкости. Кроме того, простота конструкции, отсутствие быстроизнашивающихся деталей и наличие насадок из твердосплавного материала позволяет расширить функциональные возможности при одновременном повышении надежности работы клапана.

Это Дает возможность повысить геологическую эффективность поисково-разведочных работ.

Формула изобретения

Циркуляционный клапан, содержащий корпус с перепускными каналами, выполненными с упорами, и циркуляционными каналами, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей при одновременном повышении надежности, он снабжен шаровыми элементами, посадочные гнезда под которые размещены в нижней части перепускных каналов, выполненных гидравлически сообщающимися в средней части над посадочными гнездами с соответствующими циркуляционными каналами, а упоры размещены в верхней части перепускных каналов над гнездами шаровых элементов.

Изобретение относится к нефтегазодо- бывающей промышленности, а именно - к подземному скважин ному оборудованию для освоения, глушения и промывки нефтяных и газовых скважин. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей при одновременном повышении надежности. .Клапан содержит корпус с перепускными и циркуляционными каналами. Перепускной канал выполнен сообщающимся с соответствующим циркуляционным каналом и снабжен шаровым клапаном. В нижней части перепускного канала размещено посадочное гнездо шарового клапана, а в верхней - упор-ограничитель шарового клапана. В циркуляционном канале установлена твердосплавная насадка с фиксатором. В скважину опускают клапан совместно с устройством для создания мгновенных депрессий. Воздух, нагнетаемый компрессором в трубы, оказывает давление на жидкость, находящуюся в них, Жидкость поступает в продольные каналы и прижимает шаровой клапан к упору. При этом жидкость вытесняется в затрубное пространство. Клапан предотвращает сифон жидкости. Простота конструкции, отсутствие быстроизнашивающихся деталей и наличие насадок из твердосплавных материалов позволяют повысить надежность его работы. 1 ил. . ел с