Забойный клапан Советский патент 1977 года по МПК E21B43/00 

Изобретение относится к оборудованию газовых и газоконденсатных скважин и предназначено для иснользования на высокодебитных газовых и газо.конденсатных скважинах, в продукции которых содержатся агрессивные компоненты.

Известны скважинные клапаны, снабженные механизмом фиксации запорного органа, выполненным в виде пазов на наружной поверхности шарового запорного органа, в которые вставляются штифты, укрепленные на опоре. При перемещении опоры штифты взаимодействуют с пазами шарового запорного органа, что дает возможность осуществить его поворот 1, 2.

Наиболее близким ncj гехнпческой сущности к предлагаемому является клапан, содержаьций корпус, в котором размещен стакан, верхние и нижние седла, втулка и запорный орган с узлом поворота и узлом фиксации 3.

Запорный орган взаимодействует с подвижной втулкой, снабженной поршнем. Под давлением жидкости, подводимой по импульсной линии на поршень, подвижная втулка перемещается и открывает запорный орган. При падении давления в и.мпульсной линии запорный орган возвращается в закрытое положение под действием пружины, установленной под запорным

органом, за счет чего обеспечивается возможность дистанционного управления установленным в скважине клапаном, что в свою очередь обеспечивает в случае необходи.мости перекрытие сечения колонны насосно-компрессорных труб.

Однако, если при аварийной ситуации клапан закрывается, необходимо провести ряд сложных операций для подготовки скважины к ре.монтным работам, во время которых создается опасность выхода скважины на открытое фонтанирование, что отрицательно влияет на надежность работы клапана.

Цель изобретения - повышение надежности работы к/1 ап а на

Для этого клапан снабжен кольцом, верхний и нижний торцы которого выполнены с зубьями, а наружная поверхность- со ш,пицами, причем кольцо установлено с возможностью взаимодействия с втулкой, стаканом и корпусом.

На фиг. 1 схематически изображен предложенный клапан, в разрезе; на фиг. 2 - разрез .-А фиг. 1; на фиг. 3 -схема взаимодействия элементов механизма фиксации запорного органа; на фиг. 4--разрез Б-Б фиг. 1; на фиг. 5 - разрез Б-В фиг. 1; на фиг. 6- вид Г на фиг. 1.

Забойный клапан содержит корпус 1 с радиальными отверстиями 2,3,4, подвижную втулку 5, снабженную кольо,евым nopuiHe.M, на котором установлен стакан 6, упирающийся нижним торцо.м в верхнее иодвижное кольцо 7 узла поворота, кольцо 8, в которое упирается нижний торец втулки 5. Верхнее подвижное кольцо установлено с возможностью перемещения вдоль оси корпуса 1 и удерживается от поворота штифтами 9, установленными в назах 10 корпуса 1. На нижнем торце верхнего подвижного кольца 7 выполнены зубья. Кольцо 8 также имеет зубья на ее верхнем и нижнем торцахи шлицы по наружному диаметру, входящие в шлицевую поверхность 1 корцуса 1. Кольцо 8 установлено с возможностью взаимодействия с втулкой 5, стаканом б и корпусом i.

Кольцо 8 упирается в верхнее седло 12, с которым оно связано винтами 13. позволяющими поворачиваться е.му на некоторый угол. Верхнее седло 12 уплотняет запорный орган 14, щтифты которого установлены в пазах 15 корпуса 1. Запорный opi-ан 14 снабжен также зацепами 16, KOTOpi ie входят rj зацепление с выступами 17 ве:)хнего сед.ча i2 при закрытом положении запорного органа 14. В ;1ижней части кольцевой (юлостн, образуемой ко)пусо.м 1 и верхни.м седло.ч 12, устаповлено нижнее подвижное кольцо 18, закрецленпое -нтифта.ми 19, имеющее зубья, аналогичн.ьк- зубьям кольца 8 и зубья.1 верхнего ненодвижногО кольца 7. Под запорны.м органом 14 установ;1ено нижнее седло 20, иоджи.чаемое вверх пружиной 21. Уеилие пружины 21 регулируется положением наконечника 22. Вту;1ка 5 R верхней чает снабжена пружинными фиксаторами 23 узла фиксации, входящими в кольцев1)1е гроточки 24 корпуса 1.

Забойный клапан устанавливается в скважине в посадочный ниппель 25, спускаемый на колонне насосно-ко.мпрессорных труб. Посадочпый ниппель 25 имеет радиальные окна 26, которые уплотняются кольцевыми уплотщ-пелы.ы.1И эле.мента.ми 27, устанавливаемы.ми на корrfyce 1,забойного клапана. В верхней части корпуса 1 и.1еетея резьба д.тя соединения клаиана с за.мковы.м .механиз.мом, который ф1ьксирует забойный КоТапан в посадочно.м ниппеле 25.

Работает забойный клапан следующим образом.

Забойный клапан опускают в скважину через лубрикатор после иромывки скважины, герметизации пакера, за.мены про.мывочной жидкости на раствор ингибитора и устанавливают его в посадочном ниппеле при открыто. нентрально.м канале и закрытых радиальных каналах. Затем жидкость в насосно-компрессорных трубах заменяют на газ и скважину пускают в эксплуатацию. При нормальной работе скважины давление ингибитора, передающегося через окна 26 посадочного ниппеля 25 и радиальные отверстия 3 корпуса 1 на поршень втулки 5 и стакан 6, не вызывает перемещения втулки 5, поскольку она удерживается в верхнем иоложении фиксаторами 23 и пружиной 21.

При увеличении давления в затрубном пространстве скважины выше допустимого (что может и.меть .меето нри нарушении гер.метичности забойного оборудования или колонны насосно-ко.мпрессорных труб) происходит срыв фиксаторов 23 с верхней кольцевой проточки 24 и переход их на нижнюю кольцевую проточку. При это.м втулка 5, опускаясь вниз, давит на К(л1ьцо 8, на которое также оказывает давленне верхнее подвижное кольцо 7, двигающееся в.месте со стакаио.м 6. Зубчатая поверхность верхнего подвижного кольца, перемещаясь вдоль оси клапана по стрелке з, стремится повернуть кольцо 8 в нанравлении стрелки б. Кольцо 8 в начальный .момент удерживается от поворота шлицами 11, но при движении кольца 8 вниз, оно выходит из щлиц П и под давлег1ие.м верхнего подвижного кольца 7 поворачивается, после чего стакан 6 и кольцо 7 огтанйв./ ивнюгс-я, так как их ход ограничен ,(1/иной назов 10.

Одновременно с этим верхнее седло 12 пе)еме.;цает вниз запорный орган 14. который :Чзаи.юдействуя с пйзлми 15. поворачивается, закрытое ноложение, а зацепы 16 запорного органа 14 захватывают выступы 17 верхнего седла 12. Радиальные отверстия

4 втулки 5 совмещаются с радиальны.ми отверстиями 2 корпуса 1, за счетчего обеспечивается отсечение скважинного пространства под клапано.м и сообщение трубного пространства с затрубны.м. При этом ингибитор иеретекает из затрубного пространства в полость лифтовой колорщы, и давление, действующее на порщень втулки 5. ст-1жается, а давление под запорны.м органом 14 восстанавливается до статического. За счет этого возникает перепад давления, стремянгийся поднять запорный орган 14 вверх,

что вызовет его открытие, однако верхнее седло 12 удерживается от движения вверх кольцом 8, после поворота. упирается в шлицы 11 корггуса 1. После обеспечения циркуляции и отсечения иространства скважины под клапаном ингибитор заменяется на глинистый раствор, и проводятся работы по ликвидации причищ |, вызвавц ей срабатывание клапана. При это.м клапан .может оставаться в закрытом по.южении длительное время.

Для открытия клапана и пуска скважины в эксплуатацию необходимо после промывки .ажицы от глинистого раствора и sano.iнения ингибиторо.м создать над запорны.м органом 14 давление выше статического, что вызывает пере.мешение вниз запорного органа 14,

который нере.мешает В1шз верхнее седло 12 и кольцо 8. Зубчатая нарезка нижнего торца кольца 8, взаимодействуя с зубчатой нарезкой ненодвижного кольца 18. возвращает кольцо 8 в иеходное положение, цри которо.м оно способно войти в шлицевую поверхность 11 корпуса 1. После снижения давления над запорным о Пано.м 14 последний иод действие.м пластового давления подиимается вверх,-при это.м центра,1ьный канал клапана открывается, а радиальные отверстия 2 закрываются. При этом жидкость из насосно-ко.мнрессорных труб вытесняет я газом.

Формула изобретения

Забойный клапан, содержащий корпус, в котором размещены стакан, верхнее и нижнее седла, втулка и запорный орган с узлом поворота и узлом фиксации, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы клапана, он снабжен кольцом, верхний и нижний торцы которого выполнены с зубьями, а наружная поверхность - со шлицами, причем кольцо

установл-ено с возможностью взаимодействия с втулкой, стаканом и корпусом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент США N° 3292706, кл. 166-224, опублик. 1966.

2. Патент США Л 3310114, кл. 166-224, опублик. 1967.

3. Патент США № 3233860, кл. 251-62, опублик. 1966.

25

А - А

Фиг. г

ЧЛШЛПЕПЕЛииЬЦиь

S

, 3

t2

И

В- в

фиг 5

,

Риг 6