Клапанное устройство

 

Использование: при добыче пластового флюида из скважины. Может быть использовано для повышения эффективности процесса запуска, создания мгновенной депрессии на пласт, необходимой для очистки призабойной зоны, а также для регулирования забойного давления при эксплуатации фонтанных и газлифтных скважин. Обеспечивает повышение эффективности работы клапанного устройства при запуске и эксплуатации скважины. Сущность изобретения: устройство состоит из полого корпуса с входными и выходными каналами, уплотнительных манжет и фиксаторов клапана. В нижней части полого корпуса размещен цилиндр. Он выполнен с регулирующими каналами. Устройство имеет разобщитель в виде сильфона или поршня. Он образует в верхней части цилиндра камеру. Она заполнена сжатым газом. Устройство имеет шток. Он жестко связан своим верхним концом с разобщителем. Нижним концом шток связан с затвором. Диаметр затвора выполнен равным диаметру разобщителя. Нижний конец цилиндра выполнен с регулирующими каналами и жестко связан с полым корпусом. Цилиндр и полый корпус образуют кольцевое проходное сечение. Эффективная площадь проходного сечения больше суммарной площади проходных сечений регулирующих каналов под затвором при его верхнем положении. В верхней части полого корпуса размещено перемещающееся седло. Оно зафиксировано пружинными узлами и срезными винтами. В корпусе размещен подпружиненный стержень. Его нижний конец жестко связан с дополнительным затвором. Над перемещающимся седлом на стержне установлена втулка. Она связана с упругим элементом. 1 ил.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к добычи пластового флюида из скважины, и может быть использовано для повышения эффективности процесса запуска, создания мгновенной депрессии на пласт, необходимой для достаточной очистки призабойной зоны, а также для регулирования забойного давления при эксплуатации фонтанных и газлифтных скважин.

Известен клапан (авт. св. СССР N 1714091 Е 21 В 34/06, 1992), состоящий из полого корпуса с входными и выходными каналами, штока, образующего с полым корпусом камеру для сжатого газа и полость для буферной жидкости, затвора с регулирующими каналами, уплотнительных манжет и узла зарядки.

Известен также клапан (авт. св. СССР N 1717796 Е 21 В 34/06, 1992), состоящий из полого корпуса с входными и выходными каналами, разобщителя в виде сильфона, образующего с полым корпусом камеру для сжатого газа, управляющего узла, штока, затвора с регулирующими каналами, уплотнительных манжет и узла зарядки.

Эти клапаны не исключают поступление пластового флюида в подъемник в процессе запуска скважины и не позволяют создать необходимый перепад давления на пласт для достаточной очистки призабойной зоны скважины.

Цель изобретения повышение эффективности работы клапанного устройства при запуске и эксплуатации скважины. Положительный эффект достигается за счет оперативного и качественного освоения, а также регулирования на заданном уровне режима работы скважины.

Указанная цель достигается тем, что нижний конец цилиндра с регулирующими каналами жестко соединен с полым корпусом, между цилиндром и полым корпусом образуется кольцевое проходное сечение с эффективной площадью больше суммарной площади проходных сечений регулирующих каналов под затвором при его верхнем положении (это обеспечивает сужение потока среды только в регулирующих каналах); в верхней части полого корпуса размещено перемещающееся седло, исходное положение которого фиксируется пружинными узлами или (и) срезными винтами, в полом корпусе размещен стержень, подпружиненный относительно осевого перемещения, нижний конец которого жестко соединен с дополнительным затвором под перемещающимся седлом, над которым на стержне установлена втулка, взаимосвязанная с упругим элементом (это исключает поступление пластовой жидкости через клапан в подъемник в процессе запуска скважины и обеспечивает мгновенную необходимую депрессию на пласт при достаточном снижении давления над клапаном в подъемнике).

На чертеже приводится принципиальная схема клапанного устройства в закрытом положении.

Клапанное устройство состоит из полого корпуса 1 с входными 2 и выходными 3 каналами, уплотнительных манжет 4, фиксатора клапана 5, цилиндра 6 с регулирующими каналами 7, разобщителя 8 (в виде сильфона или поршня), образующего с верхней части цилиндра 6 камеру 9, заполненную сжатым газом через узел его зарядки 10, штока 11, жестко связанного своим верхним концом с разобщителем 8, а нижним концом над седлом 12 с затвором 13. Нижний конец цилиндра 6 с регулирующими каналами 7 жестко соединен с полым корпусом 1, между цилиндром и полым корпусом образуется кольцевое проходное сечение 14 с эффективной площадью больше суммарной площади проходных сечений регулирующих каналов 7 под затвором 13 при его верхнем положении. В верхней части полого корпуса 1 размещено перемещающееся седло 15, исходное положение которого фиксируется пружинными узлами 16 или (и) срезными винтами 17. В полом корпусе 1 размещен стержень 18, подпружиненный пружиной 19 относительно его осевого перемещения. Нижний конец стержня 18 жестко соединен с дополнительным затвором 20 под перемещающимся седлом 15. Над седлом 15 на стержне 18 установлена втулки 21, взаимосвязанная с упругим элементом 22.

Клапанное устройство работает следующим образом. Камера 9 заряжается на давление регулировки клапана (исходя из заданного забойного давления). Затем устанавливается требуемая жесткость пружинного элемента 16 или же выбираются диаметр, материал и количество срезных винтов 17 (исходя из заданного перепада давления на пласт). На головку клапана устанавливают спускной (цанговый) инструмент, который перемещает стержень 18, прижимая пружину 19, тем самым обеспечивает открытие запорного элемента "седла 15 затвора 20" (это необходимо при установке клапана в ниппель). Устройство спускается и устанавливается с помощью канатной техники в ниппель подъемника, При этом клапан фиксируется в ниппеле с помощью узла 5. Причем в момент посадки клапана затвор 13 также находится в открытом положении за счет давления в скважине. После освобождения спускного инструмента, стержень 18 с затвором 20 перемещаются вверх и закрывают проходное сечение седла 15. Таким образом исключается поступление пластовых флюидов через клапан в подъемник, что облегчает процесс запуска при газлифтной эксплуатации и создает требуемый мгновенный перепад давления на продуктивный пласт.

При достижении определенного перепада давления на клапанном устройстве в процессе запуска скважины, седло 15 срывается (освобождается) от фиксации пружинного элемента 16 или (и) срезом винтов 17. При этом происходит мгновенное открытие проходного сечения полого корпуса 1 и, как следствие, создается необходимый перепад давления на пласт и скважина осваивается. Далее происходит регулирование забойного давления в скважине за счет дополнительного открытия или перекрытия каналов 7 при перемещении затвора 13. В процессе эксплуатации скважины пластовая среда поступает в подъемник, проходя каналы 2, 7, 14 и 3. При необходимости создания многократных депрессий на пласт без извлечения клапанного устройства из скважины, создается избыточное давление в подъемнике, при этом втулка 21 седла 15 перемещается вниз, приводя в исходное положение пружинный элемент 16.

Формула изобретения

Клапанное устройство, содержащее полый корпус с входными и выходными каналами и уплотнительными манжетами, цилиндр с регулирующими каналами, размещенный в нижней части полого корпуса, разобщитель в виде сильфона, образующего камеру, заполненную сжатым газом, узел зарядки, шток, жестко связанный своим верхним концом с разобщителем, а нижним концом с затвором, имеющим диаметр, равный диаметру разобщителя, и седло, расположенное под затвором, отличающееся тем, что оно снабжено размещенными в верхней части полого корпуса перемещающимся седлом, зафиксированным в исходном положении пружинными узлами и/или срезными винтами, подпружиненным в осевом направлении относительно полого корпуса стержнем с дополнительным затвором на нижнем конце, и втулкой, взаимосвязанной с упругим элементом, при этом цилиндр с регулирующими каналами нижним концом жестко соединен с полым корпусом с возможностью образования кольцевого проходного сечения с эффективной площадью больше суммарной площади проходных сечений регулирующих каналов под затвором при его верхнем положении, разобщитель, шток и затвор размещены в цилиндре, камера, образованная разобщителем, расположена в верхней части цилиндра, дополнительный затвор расположен под перемещающимся седлом, а втулка, взаимоувязанная с упругим элементом, установлена на стержне над перемещающимся седлом.

РИСУНКИ

Рисунок 1