Управляемый клапан

 

Изобретение относится к области добычи нефти и может быть использовано для различных технологических операций при ремонте скважин. Управляемый клапан состоит из корпуса, подвижного полого штока, верхних упоров, фиксатора, нижних упоров. Корпус и полый шток выполнены с возможностью взаимной передачи крутящего момента. Наличие верхних упоров позволяет опускать клапан в скважину закрытым, то есть без доступа пластовой жидкости в насосно-компрессорные трубы (НКТ), и нагружать пакер при закрытом клапане. Фиксатор, удерживая верхние упоры в крайнем положении, позволяет открывать клапан после проведения технологической операции, а нижние упоры позволяют нагружать пакер при открытом клапане. Подвижный полый шток имеет разделенные перемычкой верхнюю и нижнюю полости с радиальными отверстиями для сообщения упомянутых полостей в верхнем положении штока через камеру, образованную выступами в корпусе. Данная конструкция клапана позволит расширить его технологические возможности при ремонте скважин. 3 ил.

Изобретение относится к области добычи нефти и может быть использовано для различных технологических операций при ремонте скважин.

Известны управляемые клапаны, например клапан, описанный в "Композит каталоге 1993-94 гг. нефтегазового оборудования и услуг" 1-е издание, том 3, часть 1, лист 1715, состоящий из корпуса и запорного устройства в виде подпружиненного конуса и штока для открывания клапана путем нажатия штока на подпружиненный конус.

Недостатком этого клапана является то, что для его открывания требуется дополнительное спускаемое устройство, нажимающее на шток.

Наиболее близким по технической сущности (прототипом) является клапан типа MVR, описанный в "Композит каталоге 1993-94 гг. нефтегазового оборудования и услуг" 1-е издание, том 3, часть 2, лист 1867, состоящий из корпуса и запорного устройства в виде подвижного полого штока.

Недостатком данного клапана является то, что его конструкция не позволяет жестко зафиксировать его открытое и закрытое положение, так как открывание его производится подачей избыточного давления с поверхности, а закрывание - пластовым давлением после снятия давления сверху. Поэтому данный клапан не может быть применен при некоторых технологических операциях, например при термобарической обработке скважин, где при опускании колонны в скважину недопустимо попадание жидкости в НКТ, после сжигания порохового заряда при закрытом клапане необходимо открыть клапан для очистки забоя, причем как сжигание порохового заряда, так и очистка забоя производится при нагруженном пакере. Кроме того, в данном клапане не предусмотрена передача крутящего момента от подвижного полого штока на корпус и наоборот, что снижает технологические возможности клапана.

Настоящим изобретением решается задача расширения технологических возможностей клапана путем обеспечения нагружения пакера как при закрытом, так и при открытом клапане и исключения попадания пластовой жидкости в НКТ во время опускания колонны в скважину.

Поставленная задача решается тем, что клапан, содержащий корпус и запорное устройство в виде подвижного полого штока, согласно изобретению снабжен шарнирно закрепленными подпружиненными упорами, взаимодействующими с подвижным штоком и корпусом, и подпружиненным фиксатором крайнего положения упоров. Кроме того, подвижный шток и корпус выполнены с возможностью взаимной передачи крутящего момента, например, через шестигранное сопряжение.

На фиг. 1 схематично показан управляемый клапан для термобарической обработки скважин в момент опускания клапана с колонной НКТ в забой. На фиг. 2 - то же, в момент нагружения пакера и сжигания порохового заряда. На фиг. 3 - то же, в момент очистки забоя при нагруженном пакере и открытом клапане.

Управляемый клапан состоит из корпуса 1, полого штока 2, верхних упоров 3, фиксатора 4, нижних упоров 5. Корпус 1 выполнен в виде цилиндра, внутренняя полость которого имеет ряд выступов. Выступы 6 и 7 герметично сопряжены с поверхностью полого штока 2 и образуют камеру, которая служит для сообщения нижней и верхней полостей полого штока 2 в верхнем его положении. Для сообщения верхней и нижней полостей в полом штоке 2 предусмотрены радиальные отверстия 8 и 9. В нижнем положении полого штока 2 радиальные отверстия 8 и 9 разделены между собой выступом 6. Выступ 10 предназначен для шарнирного сопряжения верхних упоров 3 с корпусом 1, выступ 11 - для взаимодействия с верхним уступом полого штока 2 при подъеме клапана. Выступ 12 имеет центральное отверстие в виде шестигранника и сопряжен с шестигранным хвостовиком 13 полого штока 2. Выступ 12 служит также для шарнирного сопряжения нижних упоров 5 с корпусом 1 и для нагружения пакера при нажатии на него нижнего уступа полого штока 2. Выступ 14 предназначен для соединения со стволом пакера 15 и может быть использован для нагружения пакера при нажатии на него торцем хвостовика 13. Полый шток 2 имеет уступ 16 для сопряжения с верхними упорами 3 при опускании клапана в скважину, верхняя и нижняя полости разделены перемычкой 17, в которую с помощью уплотнений вмонтирован провод 18, верхний конец которого соединен с токоподводом 19, а нижний - с пороховым зарядом 20. Верхняя часть полого штока 2 заканчивается муфтой 21 для соединения клапана с колонной НКТ 22. Фиксатор 4 выполнен в виде кольца со скосом на внутренней поверхности, поджатого вверх пружиной 23. Упоры 3 и 5 поджаты к полому штоку 2 пружинами 24. Конструкция упоров 3 и 5, пружин 24 и фиксатора 23 может иметь варианты в зависимости от габаритов и параметров клапана.

С токоподводом 19 клапана соединено спускаемое токоподводящее устройство 25.

Управляемый клапан работает следующим образом. Опускание клапана в скважину производят совместно с пакером 15 и пороховым зарядом 20 на колонне НКТ 22, соединенной через муфту 21 с полым штоком 2. Корпус 1 клапана выступом 10 опирается через верхние упоры 3, поджатые к полому штоку 2 пружинами 24, на уступ 16 полого штока 2. При этом верхняя полость полого штока 2 с радиальными отверстиями 8 разделена от нижней с радиальными отверстиями 9 выступом 6, в результате чего исключено попадание пластовой жидкости в верхнюю полость полого штока 2 и колонну НКТ и исключено заливание жидкостью токоподвода 19, соединенного проводом 18, герметично вмонтированным в перемычку 17, с пороховым зарядом 20. Пакер 15 во время спуска висит на выступе 14 корпуса 1 в ненагруженном состоянии.

По достижении пороховым зарядом необходимой глубины производят нагружение пакера. При этом ствол пакера, снабженный хвостовиком, упирают на забой, продвижение корпуса 1 останавливается, и полый шток нижним уступом упирается в выступ 12 корпуса 1 и нагружает пакер. Возможно нажатие полого штока 2 на корпус 1 торцем хвостовика 13 в выступ 14 корпуса 1. Возможно применение пакера без упора на забой. В этом случае пакер 15 в рабочее положение перед его нагружением производят поворотом колонны НКТ, которая передает вращение на выступ 12 корпуса 1 через шестигранный хвостовик 13.

При перемещении полого штока 2 вниз он своим верхним уступом нажимает на верхние упоры 3 и, сжимая пружины 24, разводит упоры от оси пакера и они, нажимая фиксатор 4, перемещают его вниз, и по достижении упорами 3 крайнего от центра положения, пружина 23 возвращает фиксатор 4 вверх и запирает упоры 3.

После нагружения пакера 15, когда верхняя и нижняя полости штока 2 остаются разделенными, в колонну НКТ опускают токоподводящее устройство 25, которое соединяется с токоподводом 19, после чего пропусканием электрического тока поджигают пороховой заряд 20. Поскольку скважина запакерована, на забойную зону воздействует одновременно температура сгораемого порохового заряда и давление пороховых газов, то есть происходит термобарическая обработка пласта.

По окончании термобарической обработки производят очистку забоя, которая наиболее эффективна, если скважина остается запакерованной.

Чтобы не разгружать пакер 15, колонну НКТ приподнимают только на величину нижних упоров 5, которые, освободившись, пружинами 24 прижимаются к поверхности хвостовика 13, после чего колонну НКТ опускают, и нижний уступ полого штока 1 вступает во взаимодействие с упорами 5 и через уступ 12 корпуса 1 нагружает пакер. В это время радиальные отверстия 8 и 9 оказываются в общей камере, образованной выступами 6 и 7, и сообщают нижнюю полость полого штока 2 с верхней полостью и с колонной НКТ, через которую и производят очистку забоя.

Предлагаемый управляемый клапан позволяет производить различные технологические операции, не распакеровывая скважины, что дает экономический эффект за счет повышения отдачи нефтяных пластов.

Формула изобретения

Управляемый клапан, содержащий корпус и запорное устройство в виде подвижного полого штока, отличающийся тем, что он снабжен шарнирно закрепленными подпружиненными упорами, взаимодействующими с подвижным штоком и корпусом, и подпружиненным фиксатором крайнего положения, подвижный шток имеет разделенные перемычкой верхнюю и нижнюю полости с радиальными отверстиями для сообщения упомянутых полостей в верхнем положении штока через камеру, образованную выступами в корпусе, при этом подвижной шток и корпус выполнены с возможностью взаимной передачи крутящего момента.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к нефтяной промышленности и предназначено для обработки призабойных зон скважин методом создания мгновенных перепадов давления

Изобретение относится к устройствам для перекрытия колонны насосно-компрессорных труб, оборудованных штанговым насосом

Изобретение относится к скважинным клапанным системам и может быть применено в лубрикаторном устройстве. Клапан смонтирован на колонне труб и отличается шаром, вращающимся вокруг своей оси и размещенным в клетке, где предусмотрено уплотнение относительно потоков, направленных в сторону забоя и устья скважины. Клетка взаимодействует с золотником, эксцентричным образом входящим в зацепление с шаром и вызывающим его поворот между положениями открытия и закрытия. Втулка приводится в движение механическим образом и перемещается в противоположных направлениях сдвигающим устройством, управляемым посредством троса. Перепад давления на шаре, находящемся в положении закрытия, не оказывает влияния на исполнительный поршень вследствие уравнивания давлений на этом поршне, благодаря чему перепад давления на шаре, находящемся в положении закрытия, сохраняется. Технический результат заключается в том, что запорный клапан способствует уравниванию давлений на исполнительном поршне, в то время как шар остается в положении закрытия. 5 ил.

Группа изобретений относится к нефтедобывающей промышленности и может быть применена для эксплуатации скважин с применением электропогружных насосов. Клапан содержит соединенные между собой муфту и полый цилиндрический корпус с радиальными отверстиями, сообщающиеся с надпакерным межтрубным пространством. Внутренняя поверхность корпуса выполнена ступенчатой, в которой посредством манжет герметично размещен полый золотник с возможностью ограниченного осевого перемещения, соединяемый с колонной НКТ и временно зафиксированный на корпусе срезными штифтами, а снизу корпус соединяется, например, со шпинделем ниже установленного пакера. В корпусе выполнен продольный канал, сообщающийся с кольцевой канавкой, выполненной на внутренней поверхности корпуса, с образованием камеры. На золотнике выполнен выступ, упирающийся в торцовый буртик муфты, ограничивающий осевое перемещение золотника при его открытии с образованием между золотником и корпусом канала сообщения из надпакерного межтрубного пространства через радиальные отверстия и центральный канал в колонну НКТ и через камеру с кольцевой канавкой, продольный канал и трубку в подпакерную полость скважины. Технический результат заключается в повышении эффективности эксплуатации скважин. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к бурению и ремонту нефтяных и газовых скважин и может быть применено для изоляции зон осложнения бурения скважин. Перепускной клапан, расположенный выше расширяющей головки и ниже гидродомкрата, содержит полую корпусную втулку с цилиндрическим сужением и полый шток, вставленный телескопически с возможностью ограниченного перемещения в корпусную втулку, и оснащен снизу ниппелем с наружным уплотнением, герметично взаимодействующим с цилиндрическим сужением корпусной втулки. Причем ниппель перекрыт снизу, выше перекрытия выполнены отверстия, расположенные с возможностью герметичного перекрытия при перемещении штока вниз относительно корпусной втулки. При этом корпусная втулка и шток соединены соответственно с расширяющей головкой и гидравлическим домкратом. Цилиндрическое сужение корпусной втулки выполнено цельным, а ниппель перекрыт снизу глухой заглушкой. При этом отверстия, сообщающие внутреннее пространство корпусной втулки и внутреннее пространство штока, расположены выше наружного уплотнения, которое выполнено в виде эластичного стакана с наружной проточкой в виде воротниковой манжеты, концы которого зафиксированы на ниппеле соответственно нижним и верхним упорами. Причем верхний упор оснащен каналами, сообщающими полость стакана с внешним пространством. Технический результат заключается в повышении надежности оборудования при изоляции зон осложнения при бурении или ремонте скважин. 2 ил.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть применено для продления безводного режима разработки нефтяных скважин. Устройство включает спущенную в скважину колонну труб, пакер с установленным в нем отключателем потока, который выполнен в виде полого корпуса с верхним рядом отверстий, размещенным выше уплотнительного элемента пакера и сообщающимся с надпакерным пространством. Внутри полого корпуса концентрично его оси расположена труба, сверху жестко соединенная с колонной труб, а снизу - с поршнем. Также труба с поршнем имеют возможность осевого перемещения относительно полого корпуса отключателя потока. Поршень выполнен полым и заглушенным снизу. При этом поршень оснащен верхним и нижним рядами сквозных отверстий. Причем в полом корпусе ниже уплотнительного элемента пакера выполнен нижний ряд отверстий, сообщающийся с подпакерным пространством скважины. При этом сверху на внутренней поверхности полого корпуса выполнен замкнутый фигурный паз в виде последовательно чередующихся и соединенных между собой в верхней части средней, короткой и длинной продольных проточек. Причем в замкнутом фигурном пазу полого корпуса с возможностью перемещения установлен направляющий штифт, жестко закрепленный в поршне выше его верхнего ряда сквозных отверстий. При размещении направляющего штифта в средней продольной проточке замкнутого фигурного паза над- и подпакерные пространства скважины сообщаются с внутренним пространством трубы посредством соответствующих верхнего ряда отверстий полого корпуса и верхнего ряда сквозных отверстий поршня, а также нижнего ряда отверстий полого корпуса и нижнего ряда сквозных отверстий поршня. При размещении направляющего штифта в короткой продольной проточке замкнутого фигурного паза надпакерное пространство скважины сообщается с внутренним пространством трубы посредством верхнего ряда отверстий полого корпуса и нижнего ряда сквозных отверстий поршня. При этом подпакерное пространство скважины герметично отсечено поршнем. При размещении направляющего штифта в длинной продольной проточке замкнутого фигурного паза подпакерное пространство скважины сообщается с внутренним пространством трубы посредством нижнего ряда отверстий полого корпуса и верхнего ряда сквозных отверстий поршня. При этом надпакерное пространство скважины герметично отсечено поршнем. Технический результат заключается в повышении надежности работы устройства. 4 ил.

Группа изобретений относится к горному делу и может быть применена при гидроразрыве пласта. Узел муфты гидроразрыва содержит композитную муфту и открывающий инструмент. Композитная муфта и открывающий инструмент могут автоматически сцепляться друг с другом с помощью размещенных на них зубообразных элементов для того, чтобы открыть композитную муфту. Устройство на основе муфты гидроразрыва содержит множество композитных муфт и открывающих инструментов, где каждая композитная муфта и каждый открывающий инструмент могут осуществлять уникальное сцепление. Кроме того, предложен способ использования устройства на основе муфты гидроразрыва. Технический результат заключается в повышении эффективности гидроразрыва пласта. 5 н. и 26 з.п. ф-лы, 30 ил.

Изобретение относится к бурению и ремонту нефтяных и газовых скважин и может быть применено для изоляции зон осложнений при бурении скважин. Перепускной клапан, расположенный выше расширяющей головки и ниже гидравлического домкрата, содержит полый корпус и полый шток, вставленный телескопически с возможностью ограниченного перемещения в полом корпусе. При этом полый корпус и полый шток соединены соответственно с расширяющей головкой и гидравлическим домкратом. Причем полый шток оснащен снизу центратором проходным с отверстиями, продольными выборками и конусом в его нижней части, конус при этом снабжен эластомерным уплотнительным кольцом. При перемещении полого штока вниз относительно полого корпуса конус центратора проходного герметично взаимодействует с соответствующей упорной конической поверхностью, выполненной в нижней части полого корпуса. Технический результат заключается в повышении эксплуатационной надежности используемого оборудования при изоляции зон осложнения при бурении или ремонте скважин. 3 ил.

Изобретение относится к области добычи нефти и может быть использовано для различных технологических операций при ремонте скважин

Наверх