Забойный отсекатель

 

ЗАБОЙНЫЙ ОТСЕКАТЕЛЬ, включающий корпус , седла, меяаду которыми, размещен затвор, выполненный в виде шара с осевым каналом и цилиндрическими выступами для взаимодействия с ; механизмом управления, выполненным в виде подпружиненного подвижного цилиндра-, образующего с корпусом гидрокамеры , заполненные сжатым газом v и вязкой жидкостью, сообщающиеся меж ду собой каналом, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью .упроще .ния конструкции отсекателя и пЬвыше . ния надежности его работы путем устранения в период эксплуатации скважины перепада давления на уплотнительныё элементы гидрокамер, он имеет подпружиненный золотник с капилляром , установленный в санале сообщения гидрокамер с возможностью перекрытия капилляра в крайнем верхнем положении, затвор имеет дополнительные цилиндрические выступы, причем выступы равноудалены от оси вращения и расположены по вершинам квадрата, а механизм управления выполнен в виде поворотных кулачков, ос.и которых, жестко закреплены в корпусе ,при этом гидрокамера, заполнёнтгая вязкой жидкостью , имеет эла;стичную диафрагму, образующую с корпусом дополнительную KeiMepy, сообщающуюся со скважинным пространсТВом«

СОЮЗ, СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(51) Е 21 В 43 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ -

М ABTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 2960164/22-03 (22) 13.06.80 (46) 07.09.83. Бюл. 9 33 (72). A.Ô.Àáðàìîâ (53) 622.276.5(088 ° 8) (56) 1. ОборудОвание для проведения подземного ремонта без глушения скважин. Информационный лист ВДНХ

ВНИИОЭНГ, и 10138, Т-058б4, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 817223, кл. Е 21 В 43/00, 1979 (прототип). (54) (57) ЗАБОЙНЫЙ ОТСЕКАТЕЛЬ, включающий корпус, седла, между которыми размещен затвор, выполненный в виде шара с осевым каналом и цилиндричес-. кими выступами для взаимодействия с .механизмом управления, выполненным в виде подпружиненного подвижного . цилиндра; образующего с корпусом гидрокамеры, заполненные сжатым газом и вязкой жидкостью, сообщающиеся меж-.

„„SU 1040122 A ду собой каналом, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью .упроще-! ния конструкции отсекателя и повыше.ния надежности его работы путем устранения в период эксплуатации скважины перепада давления на уплотнительные элементы гидрокамер, он имеет подпружиненный золотник с капилляром, установленный в -:анале сообщения гидрокамер с возможностью перекрытия капилляра в крайнем верхнем положении, затвор. имеет дополнительные цилиндрические выступы, причем выступы равноудалены от оси вращения и расположены по вершинам квадрата, а механизм управления выполнен в виде поворотных кулачков, оси которых, PQ жестко закреплены в корпусе,при этом гидрокамера, заполненная вязкой жид- костью, имеет эластичную диафрагму, образующую с корпусом дополнительную С камеру, сообщающуюся.со скважинным пространством.

Ваеи4

СР

С0

Ми

Ю

1040122

Иэобретение относится к нефтепро. мыслов ому оборудованию, а более конкретно к скважинным глубинным запорным устройствам, и может быть использовано в нефтедобыче с целью отсечения пласта при подземном ремонте

5 скважины.

Известно устройство для разобщения ствола скважины от продуктивного пласта перед подземным ремонтом, содержащее корпус, шаровый затвор, под-10 пружиненный поршень, образующий с корпусом гидрокамеру (1).

Недостатком укаэанного устройства является низкая надежность его работы в условиях эксплуатации скважин, 15 осложненных высоким содержанием мехпримесей или отложением минеральных твердых отложений, из-за незащищен,ности рабочих органов от контакта с продукцией скважины. 20

Наиболее близким к изобретению техническим решением является забой ный клапан содержащий корпус с размещенными в нем между седлами запорным органом, выполненным в виде шаРа с осевым каналом и цилиндрическими выступами для взаимодействия с механизмом управления.

Механизм управления выполнен в виде подпружиненного цилиндра, образующего с корпусом гидрокамеру с перегородкой, разделяющей ее на две сообщенные между собой в нижней части кольцевые камеры, одна из которых заполнена сжатым газом, а другая вязкой жидкостью (2). 35

Недостатками известного клапана являются конструктивная сложность зубчато-реечной передачи вращения шару и низкая надежность работы клапана иэ-за наличия в гидрокамере давле-40 ния отличного от давления скважинной жидкости. Надежность такого клапана зависит в основном от способности уплотнительных манжет гидрокамеры длительное время сохранять в задан" 4 ных пределах разницу давлений между давлением в гидрокамере и давлением на клапан скважинной жидкости, которое в процессе эксплуатации скважины изменяется в широких пределах (до

80 кг/см ), 50

Целью изобретения является упрощение конструкции отсекателя и повышения надежности его работы за счет устранения в период эксплуатации скважины. перепада давления на уплотнительных элементах гидрокамер.

Поставленная цель достигается тем, что в забойном отсекателе, включающем корпус, седла, между которыми размещен затвор, выполненный в виде 60 шара с осевым каналом и цилиндрическими выступами для взаимодействия с механизмом управления, выполненным в виде подпружиненного цилиндра, об" разующего с корпусом гидрокамеры, заполненные сжатым газом и вязкой жидкостью, сообщающиеся между собой каналом, отсекатель имеет подпружиненный золотник с капилляром, установленный в канале сообщения гидрокамер с возможностью перекрытия капилляра в крайнем верхнем положении, затвор имеет дополнительные цилиндрические выступы, причем выступы равноудалены от оси вращения и расположены по вершинам квадрата, а механизм управления выполнен в виде поворотных кулачков, оси которых жестко закреплены в корпусе, при этом гидрокамера, заполненная вяэкой жидкостью, имеет эластичную диафрагму, образующую с корпусом дополнительную камеру, сообщающуюся со скважинным пространством

Это позволяет уплотнительным манжетам гидрокамеры находиться в свободном состоянии и не испытывать ни-, какого перепада давления, длительно сохраняя свои уплотнительные свойства и не допуская утечки газа из гидрокамеры. Сечение капилляра и возвратная пружина золотника подбираются таким образом, что золотник не реагирует (не закрывается) на скорость восстановления уровня скважинной жидкости после остановки глубинного насоса, свободно перепуская вязкую жидкость из одной .гидрокамеры в другую, поэтому в скважине отсекатель находится в пассивном, как бы в отключенном состоянии. Для того, чтобы канал золотника закрылся и механизм привода отсекателя пришел в движение необходимо искусственно поднимать давление в скважине со скоростью, превьыающей наибольшую скорость восстановления уровня скважинной жидкости в момент остановки глубинного насоса. Это легко достигается закачкой жидкости в остановленную скважину наземным насосным агрегатом, так как даже у самых высокодебитных скважин

Самотлорского месторождения (с дебитом 1000 м З/сут) наибольшая скорость восстановления уровня не превышает

40 м/мин, т.е. не более 4 мг/cM за минуту.

На фиг. 1 изображен отсекатель в исходном положении до спуска в скважину, разрез; на фиг. 2 то же, в исходном положении после спуска в скважину, разрез; на фиг. 3 — то же, момент срабатывания приводного механизма, разрез; на фиг. 4 — разрез

A-A на фиг. 1; на фиг. 5 — разрез

Б-Б на фиг. 1 (взаиморасположение цилиндрических выступов шара и поворотных калачков); на фиг. 6 — узел 1 на фиг. 1; на фиг. 7 - разрез В-В на фиг. 1 (конструкция поворотного кулачка и расположение цилиндрических выступов шара).

10401 22

Забойный отсекатель содержит (фиг ° 1) корпусные детали 1 - 3, соединенные между собою при помощи резьб

4 и 5 в единый цилиндрический корпус, внутри которого размещен подпружиненный пружиной 6 подвижный цилиндр 7,. образующий совместно с корпусными деталями 2 и 3 гидрокамеру 8. Усилие сжатой пружины 6 передается корпусным деталям 2 и 3, а также цилиндру

7 через упорные шайбы 9 и 10. Корпус- 1О ные детали 2 и 3 образуют гидрокаме- ру 11, сообщенную при помощи дроссельного клапана 12 с гидрокамерой 8 и при помощи. радиальных отверстий

13 с полостью скважины. Внутри гид- f5 рокамеры 11 размещена эластичная диафрагма 14, которую охватывают сна-, ружи конусные продольно разрезанные втулки 15 и внутренняя цилиндрическая поверхность корпусной детали 2 О (фиг. 6). Для удобства монтажа разрезных втулок 15 они попарно соединены разрезным пружинным кольцом 16.

Дроссельный клапан 12 состоит (фиг. 6) из золотника 17 с сообщенными между собою капиллярными каналами 18 и 19. Золотник 17 подпружи- ,нен пружиной 20, снабжен уплотнитель ным кольцом 21 и вставлен в отверс- . тие втулки 22. Гидрокамеры 8 и 11 совместно с диафрагмой 14 (фиг, 1) образуют единый замкнутый объем, изолированный от контакта со скважин-. ной жидкостью. Для заполнения гидрокамер 8 и 11 вязкой жидкостью и газом корпусная деталь 3 имеет канал

23, обратный клапан 24 и пробку 25, Цилиндр.7,снабжен затвором, содержащим шар 26 с осевым каналом 27 и цилиндрическими выступами 28, а также седло 29, жестко при помощи 4Q резьбы 30 соединенное с поршнем 7, плавающее седло 31, подпружиненное наборной плоской пружиной 32. Для ограничения поступательного движения поршень 7 имеет упорный бурт 33, а для разгрузки затвора он снабжен ра-. диальными отверстиями 34.

Для вращения шара 26 вокруг оси

Б-Б (фиг. 1) корпусная деталь 1. снабжена кольцом 35 с двумя противополож-. о но размещенными вставками 36 ° Каждая вставка 36 (фиг. 7) снабжена поворотным вокруг оси 37 кулачком 38, подпружиненным пружиной кручения 39.

Кольцо 35 вместе с вставками 36 размещено неподвижно между корпусными деталями 1 и 2. Для сообщения ради.альных отверстий 34 с полостью высокого давления над закрытым шаром 26 в момент его разгрузки вставки 36 имеют канал 40, а бурт 33 имеет шли- 60 цевой паз 41 (фиг. 4).

Корпусные детали снабжены уплотйи- тельными манжетами 42-44, а цилиндр

7 и плавающее седло 31 — манжетами 45 — 47 °

Работа отсекателя.

Через канал 23 заполняют част гидрокамеры 8 сжатым азотом или другим нейтральным газом, а оставшийся объем гидрокамеры 8 и 11 заполняют вязкостью, например глицерином. Давление в этих камерах при зарядке устанавливают равным наименьшему давлению скважинной жидкости на отсекатель при работающем электропогружном насосе. Другими словами, это давление на отсекатель наименьшего динамического столба скважинной жидкости, которое является критическим для нормальной работы скважинного насоса, при достижении которого срабатывает минимальная защита и насос останавливается. Подготовленный к спуску в скважину отсекатель изображен на

Фиг ° 1. Жидкость в гидрокамере 11 находится под избыточным давлением, поэтому диафрагма 14 плотно прижата к корпусным втулкам 15 и корпусной детали 2., Далее отсекатель совместно с пакером погружают в скважину на расчетную глубину, при этом давление статического столба скважинной жидкости становится больше давления зарядки отсекателя, поэтому диафрагма сжимается, а жидкость из гидрокамеры 11 перетекает в гидрокамеру 8, дополнительно сжимая газ и выравнивания давление отсекателя со скв.ажинным давлением. В дальнейшем при работе погружного насоса давление скважинной жидкости на отсекатель изменяется, поэтому газ в полости 8 расширяется или сжимается, а жидкость перетекает через дроссельный клапан 12 из одной камеры в другую и наоборот.

Капиллярные каналы 18 и 19 золотника 17 выполнены с таким расчетом, чтобы при восстановлении уровня скважинной жидкости после остановки погружного насоса перетекающая из гидрокамеры 11 в гидрокамеру 8,жидкость не создавала перепада давления на золотник 17, близкого к давлению его срабатывания (закрытия) . Отсекатель находится все время в открытом положении. Для закрытия необходимо закачкой наземным насосным агрегатом в скважину жидкости поднимать давление на устье со скоростью, превышающей скорость восстановления забойного давления скважины после прекраще" ния отбора пластовой жидкости. При этом золотник 17, преодолевая усилие пружины 20 и сопротивленче уплотнительного кольца 21, перемещается вверх до.упора в шайбу 10 и перекрывает капиллярные каналы 18 и 19, разобщая гидрокамеры 8 и 11. Дальнейшим повышением устьевого давления цилиндр 7, испытывая воздействие жидкости на кольцевую площадь, опреде1040122 ляемую диаметрами Д и Д, перемещается вниз до упора бурта 33 в торец корпусной детали 2, преодолевая сопротивление пружины 6 (фиг. 3). Вместе с цилиндром вниз перемещается шар 26, зажатый между седлами 29 и 31 усили" ем пружины 32. При перемещении шара

26 вниз одна его соосная пара цилиндрических выступов 28, опйраясь на неподвижные кулачки 38 (фиг. 5 и 7), поворачивают шар 26 в положение () Закрыто (фиг. 3).

При сбрасывании устьевorо давления до нуля пружина 6 возвращает цилиндр 7 в исходное (верхнее) поло-, жение, при этом кулачки 38 устанав- )5 ливаются под сЛедующей соосной парой . выступов 28, а шар 26 остается в по" ложении Закрыто . Дроссельный клапан 12 открывается, гидрокамеры 8 и

ll получают сообщение между соболю.

Индикацией о срабатывании отсекателя является установившееся устьевое давление после остановки насосного агрегата в нижнем положении цилиндра 7 (фиг. 3) при закрытом шаре 26 и перекрытом радиальном отверстии 34, Для открыТия отсекателя необходи" мо также поднять устьевое давление и отбросить его до нуля, при этом шар повернется в ту же сторону на 90 в положение Открыто .

Предлагаемый отсекатель имеет более простой механизм привода затвора и гидрокамеру с разгруженными уплотнительными манжетами, что обеспечивает .более высокую надежность и долговечность его работы.

1040122

1040122

Ф

2 фут, 7

Щи 6

Составитель B.Áîðèñêèíà

Редактор Н.Джуган Техред М, Коштура .. Корректор М.Демчик

Заказ 6848/34...... Тираж 603.............Подписное .

ВНИИПИ Государственного комитета СССР. по делам изобретений .и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауыская наб., д, 4/5 т»

Филиал ППП . .Патент ., r.ужгород, ул.Проектная, 4

У

Л

z8

Л

A дК