Скважинное клапанное устройство

 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано во всех нефтяных скважинах, оборудованных глубинными насосами (УЭЦН, УШГН, УЭДН), а также в газовой промышленности на газовых скважинах. Цель - расширение эксплуатационно-технологических возможностей устройства при эксплуатации и ремонте скважин, оборудованных глубинными насосами. Устройство включает патрубок, радиально размещенный в нем полый корпус со стопорным кольцом и отверстиями для прохода жидкости, расположенный в корпусе подпружиненный затвор, имеющий уплотнительную поверхность для взаимодействия с седлом, и расположенные на затворе центрирующие планки с радиальными каналами на боковой поверхности и продольными канавками для прохода жидкости. Устройство имеет подпружиненный вал, на оси которого установлена подпружиненная втулка, образующая в стыке канавку. В канавке размещены стержни, расположенные в центрирующих планках и взаимодействующие с канавкой в корпусе при фиксировании. Уплотнительная поверхность затвора выполнена в виде усеченного конуса с углом полураствора в пределах 28 ± 20, меньшее основание которого направлено к седлу, выполненному с острой кромкой седла. 1 ил.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано во всех нефтяных скважинах, оборудованных глубинными насосами (УЭЦН, УШГН, УЭДН), а также в газовой промышленности на газовых скважинах.

Известно клапанное устройство, содержащее эксцентрично установленный относительно колонны подъемных труб корпус, в котором установлены седло и подпружиненный сверху затвор, жестко связанный с нижней частью затвора хвостовик с каналами и подпружиненным стаканом с шариковым фиксатором, установленным с возможностью взаимодействия с корпусом и хвостовиком [1] .

Недостатками этого устройства являются небольшое проходное сечение и отсутствие возможности прямой промывки.

Известен клапан для слива жидкости из насосно-компрессорных труб погружных установок, запорный орган которого снабжен в нижней части плоской пружиной с загнутыми концами, опирающимися в закрытом положении на бурт с внутренней стороны входного отверстия клапана, в корпусе которого размещен цилиндрический запорный орган, перемещаемый в положение слива сбрасываемым в колонну труб грузом [2] .

Недостатками указанного устройства являются возможность самопроизвольного открытия при увеличении давления в подъемных трубах и при обрыве исследовательских приборов, отсутствие надежной герметичности, невозможность применения на УШГН, невозможность сбрасывания груза при отложениях парафина, смолы в насосно-компрессорных трубах.

Известно скважинное клапанное устройство, выбранное в качестве прототипа, которое включает два узла фиксирования (прямой и обратной промывки), что принуждает максимально использовать возможные габаритные размеры при известных ограниченных диаметрах ствола нефтяных и газовых скважин и установленных в них насосно-компрессорных труб [3] .

Предложенное устройство отличается от прототипа тем, что узел фиксации состоит из фиксирующих стержней, взаимодействующих с канавкой корпуса выступами вала втулки, что позволяет производить обратную и прямую промывку скважины, упрощает конструкцию.

Целью изобретения является упрощение конструкции при одновременном увеличении проходного сечения на величину защитного цилиндра, расширение области применения за счет уменьшения габаритов устройства.

Указанная цель достигается тем, что в клапанном устройстве, содержащем патрубок, радиально размещенный в нем полый корпус с отверстиями для прохода жидкости и седлом, установленный в корпусе подпружиненный затвор, имеющий уплотнительную поверхность для взаимодействия с седлом, в полом хвостовике затвора установлено фиксирующееся устройство, снабженное подпружиненным валиком, втулкой и канавкой с выступами фиксирования. В центрирующих планках расположены фиксирующие стержни, взаимодействующие с кольцевой канавкой корпуса в зависимости от направления проходящего потока жидкости, что позволяет производить как обратную, так и прямую промывки, т. е. закачивать в насосно-компрессорные трубы глубинных насосов растворители смол, парафина и т. п. с последующим возвратом в исходное положение (закрыто) после прямой промывки.

На чертеже изображен общий вид скважинного клапанного устройства.

Скважинное клапанное устройство содержит патрубок 1, ввернутый в него корпус 2 с проходным каналом 3, седло 4, фиксирующую кольцевую канавку 5, канавку 6, стопорное кольцо 7, осевое отверстие 8, отверстия 9 и 10, пружину 11, затвор 12 с центрирующими пленками 13, в которых расположены фиксирующие стержни 14. В полой части хвостовика затвора 12 расположены подпружиненный вал 15 с пружиной 16, фиксирующим выступом 17, канавкой 18, осью 19 и стопорным кольцом 20. На оси 19 установлена подпружиненная втулка 21, пружина 22 с фиксирующим выступом 23 (пружина 22 малой жесткости).

Скважинное клапанное устройство рассчитано на весь цикл ремонтно-эксплуатационных работ на скважинах, оборудованных глубинными насосами (УШГН, УЭЦН, УЭДН), и работает следующим образом.

При эксплуатации скважин глубинными насосами давление в затрубном пространстве увеличивается умеренно, превышая давление в колонне подъемных труб. По мере возрастания давления в затрубном пространстве до величины, способной пересилить силу пружины 11, открытием затвора 12 на небольшую величину давление из затрубного пространства стравливается в колонну подъемных труб, при этом клапан работает как регулятор режима глубинных насосов, увеличивая производительность и депрессию на нефтяной пласт, охлаждая погружной электродвигатель дополнительным потоком, что увеличивает долговечность работы электродвигателя. При стравливании давления затвор 12 с углом конусности 28 садится на острую кромку седла 4, что создает надежную герметизацию в результате самопритирания. При этом исключается негерметичность при наличии парафина, смол, абразивных частиц в рабочей среде.

При промывке и глушении скважин данное устройство выполняет работу циркуляционного клапана: обратная промывка производится перед извлечением глубинных насосов, закачиваемая жидкость через отверстия 8-10 открывает затвор 12 на максимальную величину и фиксируется стержнями 14 в канавке 5, за счет действия пружины 16 вал 15 движется в осевом направлении и выступом 17 выдвигает стержни 14 в канавку 5. По окончании промывки клапан работает на слив жидкости при подъеме глубинных насосов.

Прямая промывка рассчитана для обработки подъемных труб от различных отложений в процессе эксплуатации глубинных насосов. Клапан открывается и фиксируется в открытом положении обратной промывкой. После этого, подключив насосный агрегат к насосно-компрессорным трубам, можно закачать растворители смол, парафина и т. п. Закачиваемая жидкость за счет перепада давления и движения жидкости давит в торец втулки 21, которая на оси 19, зажимая пружину 22, движется выступом 23 до выступа 17, ликвидируя канавку 18, и приводит в движение вал 15. Выступ 23 заходит под фиксирующие стержни 14 и удерживает затвор 12 в открытом положении до конца непрерывной прямой промывки. Последующим закрытием при прекращении движения жидкости пружина 22 приводит в движение втулку 21, последняя выступом 23 отходит от выступа 17, открывая канавку 18. Под действием пружины 11 затвор 12 двигается к закрытию, продавливая фиксирующие стержни в канавку 18, и клапан закрывается. Таким образом производится закачка растворителей в насосно-компрессорные трубы с последующим автоматическим закрытием клапана после остановки насосного агрегата. Устройство можно открыть подключением трубопровода к затрубному пространству скважины, стравливанием давления из насосно-компрессорных труб. Клапан небольшим перепадом давления фиксируется в открытом положении, далее можно производить глушение скважин прямой промывкой.

Скважинное клапанное устройство все функции выполняет автоматически по ходу выполняемых работ, охватывает всю технологию ремонта и эксплуатации нефтяных и газовых скважин. При работе устройства в качестве регулятора режима увеличивается производительность глубинных насосов и межремонтный период работы УЭЦН. При прямой промывке экономится объем закачиваемого растворителя и повышается его эффективное воздействие. При работе устройства в качестве сливного клапана сокращается время подъема глубинных насосов при подземном капитальном ремонте скважин, а также исключаются возможности разлива нефти, жидкости на устье скважины, в результате обеспечиваются безопасные условия труда и охрана природы, многофункциональность скважинного клапанного устройства, автоматическое срабатывание согласно проводимой операции, увеличение дебита и межремонтного периода работы с УЭЦН и экономия растворителей более 0,8 тыс. руб. экономии в год на одну скважину.

На основе экономических показателей, простоты конструкции скважинного клапанного устройства предполагается его широкое применение в нефтяных скважинах, оборудованных глубинными насосами, а также в газовой промышленности на газовых скважинах.

Формула изобретения

СКВАЖИННОЕ КЛАПАННОЕ УСТРОЙСТВО, включающее патрубок с проходным каналом и радиальным отверстием, размещенный в нем полый корпус с отверстиями для прохода жидкости, подпружиненным затвором с фиксирующим выступом и уплотнительной поверхностью для взаимодействия с седлом, центрирующие планки, подпружиненные вал и втулку, и узел фиксации в виде фиксирующих стержней и канавки, отличающееся тем, что фиксирующая канавка выполнена на внутренней поверхности корпуса, а подпружиненный вал - с хвостовиком, на котором размещена подпружиненная втулка, и кольцевым выступом, образующим с втулкой кольцевую канавку, причем центрирующие планки выполнены на затворе и имеют сквозные каналы, в которых установлены фиксирующие стержни с возможностью взаимодействия с выступом вала и втулкой в крайнем правом положении затвора и размещения в фиксирующей канавке корпуса в крайнем левом положении затвора.

РИСУНКИ

Рисунок 1