Забойный клапан-отсекатель для насосной эксплуатации скважин Советский патент 1981 года по МПК E21B34/10 

(54) ЗАБОЙНЬЙ КЛАПАН-ОТСЕКАТЕЛЬ ДЛЯ НАСОСНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ СКВАЖИН

I

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к забойным клапанам-отсекателям для насосной эксплуатации скважин.

Известен забойный клапан, содержащий корпус, седла, между которыми размещен затвор, выполненный в виде шара, с осевым каналом, зубчатые шестерни, установленные на цилиндрических выступах затвора с возможностью взаимодействия с зубчатой рейкой, установленной в корпусе и механизм управления затвором, выполненный в виде подпр окиненного цилиндра, образующего с корпусом гидрокамеру 1.

Недостатком клапана является то, что он имеет низкую надежность работы из-за использования для привода затвора трубки управления,. которая создает трудности в эксплуатации оборудования.

Наиболее близким техническим решением является забойный клапан-отсекатель для насосной эксплуатации

скважины, содержащий корпус с кольцевой гидрокамерой, подвижную гильзу,. седла, между которыми размещен затвор, выполненньш в виде шара с осевым каналом и с цилиндрическими высту пами, подвижно связанными с порпшем, образующим с корпусом вторую гидрокамеру С 2.

Однако клапан срабатывает лишь принудительно и только при участии

10 наземного насосного агрегата.

Цель изобретения - повышение надежности работы устройства путем обеспечения возможности его автоматического срабатывания.

15

Поставленная цель достигается тем, что клапан-отсекатель снабжен , установленной между гидрокамерами кольцевой эластичной диафрагмой и ползунами, а поршень выполнен с

20 пазами под ползуны, причем подвижная гильза зафиксирована от осевого перемещения и образует с корпусом камеру, заполненную сжатым газом. Кроме того, фиксатор подвижной гильзы выполнен в виде разрезного пружинного кольца, а на наружной поверхнос ти гильзы выполнена кольцевая проточка под пружинное раЗрезное кольцо.

На фиг. I представлена схема компоновки сквазкинного оборудования на фиг о2 - забойный ,клапан-отсекатель в открытом положении, когда погруженный насос работает; на фиг. 3 забойный клапан-отсекатель в закрытОм положении после остановки погружного насосаi на фиг. 4 - забойный клапан-отсекатель в принудительно открытом полаженйи, на фиг; 5 - разрез А-А на фиг, 2, на фиг. 6 - разрез Б-Б на фиг. 4, на фиг. 7 разрез В-В на фиг. 5.

Забойный клапан-отсекатель 1 (фиг.1) устанавливается в скважине 2 совместно с пакером 3 ниже погру жного насоса 4 на ра счетной глубине и содерлсит (фиг, 2) цилиндрический корпус, состоящий из корпуснь х деталей 5-8, соединенных между собой последовательно при помощи резьбы, подвижную гильзу 9, со стопорным кольцом 10, соединенную при помощи разрезной втулки И со вставкой 12, которая имеет в свою очередь жесткое соединение с корпусом затвора 13, а также поршень 14. Внутри корпуса затвора 13 размещен щаровой затвор 15, зажатый пружиной 16 между седлаМи 17 и 18. Седло 17 выполнено заодно целое с корпусом затвора 13, а седло 18 имеет возможность осевого перемещения относительно корпуса шарового затвора 15. Каждый из 2-ух торцов шарового затвора 15 шеет по одному цилиндрическому выступу 19, взаимодействующему с поршнем 14 через посредство ползуна 20, свободно перемещающегося вдоль паза 1. Корпусные детали 5 и 6 образуют полость 22, сообщающуюся с полостью 23, образованную корпусной деталью 6 и поршнем 14, при помощи пазов 24 фиг,4 и б) для наклонных стволов скважин 2 и при помощи трубки 25 с загнутым вокруг корпусной детали 5 концом - для вертикальных. Кроме того, корпусная деталь 5 снабжена каналом 26 с пробкой 27 для заполнения полостей 22 и 23 вязкой жидкостью, а тшсже каналбм 28 с клапаном 29 и пробкой 30 для подачи сжатого газа в полость 22. При эксплуатации клапана-отсекателя в наклонной скважине, его корпусная деталь снабжается дополнительно эластичной кольцевой диафрагмой 31, образующей изолированную от полостей 22 и 23 заполненную сжаты газом полость 32. Корпусная деталь 7 и подвижная гильза 9 образуют полость 33 заполненную сжатым газом при помощи канала 34 с пробкой 35. Для принудительного перемещения

вверх или вниз подвижной гильзы 9 относительно корпусной детали 7 применяется канатный инструмент 36.

Работа клапана-отсекателя осуществляется следующим образом.

5 Клапан-отсекатель с предварительно заряженными сжатым газом полостями 33, 22 или 32 помещают совместно с пакером 3 в скважину 2 на забой в зону, расположенную чуть выще отQ верстий перфорации. Давление зарядки клапана-отсекателя должно быть равно полусумме давлений статистического Hjj,, и динамического Нд столбов скважинной жидкости на

5 Установленный в скважине клапан-отсекатель, т.е. давление газа в клапане-отсекателе должно быть всегда больше На при работающем насосе 4 и меньше Е при остановленном насосе 4.

При работающем погружном насосе 4 давление газа в клапане-отсекателе 1 больше давления на него динамического столба скважинной жидкости Нд, поэтому поршень 14 находится в ем верхнем положении .2), а шаровой затвор 15 открыт.

После остановки погружного насоса 4 по мере поступления жидкости в , скважину из пласта давление статического столба скважинной жидкости на клапан-отсекатель становится больше давления зарядки, тогда поршень 14 под воздействием избыточного внешнего давления перемещается вниз (фиг.З) сжимая.газ и осуществляя переток жидкости из полости 23 в полость 22.

Шаровой затвор 15 в данный момент находится в неподвижном корпусе затвора 13, зафиксированным совместно

0 с деталями 9, 11 и 12 от осевого перемещения разрезным стопорным кольцом 10.

При перемещении.вниз поршень 14 увлекает за собой цилиндрические вы ступы 19 совместно с ползунами 20, совершающими при этом полный ход возвратно-поступательного движения вдоль паза 21, а шаровой затвор 15 поворачивается при этом вокруг своей неподвижной оси на 90 градусов, в положение Закрыто. Принудительное открытие клапанаотсекателя при статическом столбе скважинной жидкости Н можно осуществить воздействуя устьевым избыточным давлением от закачиваемой в скважину.жидкости наземным агрегатом на кольцевую площадь, определяемую диаметрами D и Dg плоскости 33. Под воздействием избыточного давлени подвижная гильза выходит из зацепления с разрезным стопорным кольцом 10 и перемещается совместно с детали ми 11-13 вниз, увлекая за собой шаро вой затвор 15 и поворачивая его на 90 градусов в положение Открыто (фиг.4). Таким же образом можно принудительно открыть клапан-отсекатель воздействуя на подвижную гильзу 9 не давлением жидкости, а канатным инструментом 36, как показано на фиг.4, при этом механическая взаимосвязь всех элементов клапана-отсекателя не изменяется. Закрыть принудительно клапан-отсе катель можно перемещая подвижную гил зу 9 вверх с помощью канатного инструмента 36 (фиг.З) до установки стопорного кольца 10 в проточку подвижной гильзы 9, при этом шаровой зат твор 15 повернется на 90 градусов в обратном направлении в положение Закрыто, Если нет необходимости в принудительном закрытии затвора, то из положения, показанного на фиг.4, клапан-отсекатель сам приходит в исходное положение (фиг.2) по мере.снижения столба скважинной жидкости при работе погружного насоса. Предлагаемый клапан-отсекатель обеспечивает отсутствие силовой пружины, элемента снижающего надежность конструкции; упрощение механизма привода затвораJ дополнение к принудительному приводу, т.е. способность автономного срабатьшания. Формула изобретения 1.Забойный клапан-отсекатель для насосной эксплуатации скважин, содержащий корпус с кольцевой гидрокамерой, подвижную гильзу, седла, между которыми размещен затвор, выполненный в виде щара с осевым каналом и с цилиндрическими выступами, подвижно связанными с поршнем, образукяцим с корпусом вторую гидрокамеру, отличающийся тем, что, с целью повыщения надежности работы устройства путем обеспечения возможности его автоматического срабатьгоания, он снабжен установленной между гидрокамерами кольцевой эластичной диафрагмой и ползунами, а поршень выполнен с пазами под ползуны, причем подвижная гильза зафиксирована от осевого перемещения и образует с кррпусон камеру, заполненную сжатым газом. 2.Забойный клапан-отсекатель по п., отличающийся тем, что фиксатор подвижной гильзы выг(о.лнен в виде разрезного пружинного кольца, а на наружной поверхности гильзы выполнена кольцевая проточка подпружиненное разрезное кольцо. Источники информации,, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент СССР № 641876, кл. Е 21 В 43/00, 1974. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2758757/03, кл. Е 21 В 43/00, 1979.